下载文档原格式
VOD冶炼铁素体不锈钢脱碳脱氮动力学徐迎铁1陈兆平1黄宗泽1张戈1刘竑2（ 1宝钢股份研究院 2宝钢股份不锈钢分公司技术中心）摘要：针对VOD冶炼过程不同区域的脱碳脱氮特点，通过对SS－VOD冶炼不锈钢过程钢液、气泡运动规律的物理解析，进一步探讨了VOD冶炼铁素体不锈钢的脱碳脱氮动力学。
关键词：脱碳脱氮铁素体不锈钢 VODKinetics of Decarburization and Nitrogen Removalin VOD Process for Stainless Steel MakingXU Yingtie1CHEN Zhaoping1HUANG Zongze1ZHANG Ge1LIU Hong2(1 Research Institute in Baosteel Co., Ltd. 2 Stainless Steel Branch, Baosteel Co., Ltd)Abstract: The movement of liquid steel , bubbles of different decarburization zone in the VOD vessel hasbeen analyzed . The kinetics of deep decarburization and nitrogen removal in VOD process have been studied.Key words : Decarburization , Nitrogen Removal, ferrite Stainless Steel, VOD1引言对铁素体铬不锈钢而言，为确保其耐蚀性和焊接点的延展性，要求间隙元素(碳和氮)的含量远低于保证其常温韧性所要求的含量。
人们通常把C+N≤150ppm时称为超纯铁素体不锈钢，冶炼的主要任务之一就是降低钢液中的C+N总含量，再根据终点C、N含量，确定适宜的Ti、Nb含量，保证间隙元素的含量满足要求[1]。
取向硅钢调研报告简介取向硅钢主要用于制作变压器铁芯和大发电机的定子铁芯，是电力工业发展最为重要的功能材料之一。
取向硅钢组织以高度趋于(110) [001」位向，即高斯方向的晶粒为主要特征，是唯一经过二次再结晶得到的钢铁制品，其生产工艺复杂、制造技术严格，被誉为钢铁材料中的“艺术品”。
取向硅钢按{110}<001>取向度和磁性能不同分为普通取向硅钢(Conventional Grain-oriented Silicon Steel,CGO)和高磁感取向硅钢(High Magnetic Induction Grain-oriented Silicon Steel, Hi-B)两类。
Hi-B 钢与CGO 钢相比，具有铁损低、磁感应强度高、磁致伸缩小等优点，用它制作的变压器产品具有空载损耗低、噪声低、体积小等优点。
近年来，高磁感取向硅钢的产量与使用量逐年增大。
两者在性能上的差异见下表1。
表1 CGO和HiB钢的性能比较取向硅钢生产技术现状目前，世界上主要的取向硅钢生产工艺有4种，分别是高温加热两次冷轧法、高温加热一次冷轧法、低温加热两次冷轧法、低温加热一次冷轧法。
每种工艺的生产流程、工艺特点和优缺点如表2所示。
表2 世界4种主要取向硅钢生产工艺技术比较目前全世界仅有约16家企业可以生产取向硅钢。
主要企业有:日本的新日铁和JFE、韩国的浦项、美国的AK和AlleghenyLudlum、俄罗斯的新利佩茨克(简称NLMK)、德国及在法国的蒂森克虏伯、英国的CogentPower、巴西的Acestita、波兰的Stalprodukt S.A.、阿赛诺米塔尔收购的捷克ValcovnyPlechuA.S.、中国的武钢、宝钢等。
目前取向硅钢最先进的生产厂为新日铁，主要生产HiB取向硅钢；韩国浦项主要是仿照日本新日铁低温渗氮工艺，全部产品采用低温加热一次冷轧工艺生产，而且绝大部分产品为HiB；德国蒂森克虏伯开发了以Cu2S+AlN为主，并以MnS+Sn为辅作为抑制剂的低温加热一次冷轧法，生产HiB取向硅钢。
取向硅钢冷轧断带问题研究
闫江辉;赵彦灵;唐辉;李洪鹏;周德锋;岳尔斌;樊立峰
【期刊名称】《电工钢》
【年(卷),期】2023(5)1
【摘要】对取向硅钢冷轧过程出现的断带缺陷进行了跟踪,明确了从起皮到形成孔洞,再到断带的演变过程,采用扫描电镜对翘皮缺陷进行研究,结果表明:翘皮缺陷中主要元素是Fe、Si、Al,与基体一致,另外还有微量的Ca、Mg、K、Na等元素。
冷轧起皮、断带主要是由于热轧边裂缺陷遗传而成。
热轧过程部分边部掉肉飞溅至热轧板表面被压入,在冷轧过程由于伸长率与基体不一致而起皮剥落。
通过降低铸坯加热温度、缩短高温段在炉时间、优化轧制模型,有效抑制了热轧板边裂的产生,从而解决了冷轧断带问题。
【总页数】5页(P1-5)
【作者】闫江辉;赵彦灵;唐辉;李洪鹏;周德锋;岳尔斌;樊立峰
【作者单位】宁波钢铁股份有限公司;江苏集萃冶金技术研究院有限公司;内蒙古工业大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG335.12
【相关文献】
1.不同冷轧退火工艺下薄带连铸无取向硅钢的组织和磁性能
2.冷轧无取向硅钢轧烂断带原因分析
3.冷轧断带原因与分析--兼论轧制计划排程对冷轧断带的影响
4.高效无取向硅钢冷轧过程断带分析
5.高效无取向硅钢冷轧过程断带分析
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公布说明书[11]公开号CN 101294268A[43]公开日2008年10月29日[21]申请号200710039838.1[22]申请日2007.04.24[21]申请号200710039838.1[71]申请人宝山钢铁股份有限公司地址201900上海市宝山区富锦路果园[72]发明人李国保 吴培文 刘献东 沈侃毅 孙焕德靳伟忠 金冰忠[74]专利代理机构上海东信专利商标事务所代理人杨丹莉[51]Int.CI.C23C 8/26 (2006.01)C23C 14/48 (2006.01)C23C 14/54 (2006.01)权利要求书 1 页 说明书 7 页 附图 1 页[54]发明名称一种取向硅钢的渗氮方法[57]摘要本发明公开了一种取向硅钢的渗氮方法，主要特征包括在等离子渗氮室内进行等离子渗氮处理，通过控制等离子渗氮室中的渗氮温度500～700℃、渗氮时间10～30秒，渗氮气氛为H 2占0～10％，NH 3占0～5％，其余为N 2，控制等离子渗氮室真空度为1000～2000Pa，极板电压为700～1000V，来控制渗入取向硅钢中的N元素的渗入量、分布以及氮化物的尺寸。
在取向硅钢生产中采用等离子渗氮方法可以使渗氮效果均匀，增强抑制剂的抑制力，提高工艺稳定性。
200710039838.1权 利 要 求 书第1/1页1.一种取向硅钢的渗氮方法，其特征在于：经过炼钢、热轧、冷轧、脱碳退火的取向硅钢在等离子渗氮室内进行等离子渗氮处理，通过控制等离子渗氮室中的渗氮温度、渗氮时间、渗氮气氛、真空度与极板电压，来控制渗入取向硅钢中的N元素的渗入量、分布以及氮化物的尺寸。
2.如权利要求1所述的取向硅钢的渗氮方法，其特征在于： 渗氮温度：500～700℃；渗氮时间：10～30秒；等离子渗氮室真空度：1000～2000Pa；极板电压：700～1000V；气氛：H2占0～10％，NH3占0～5％，其余为N2。
用VOD精炼高纯净不锈钢
广田哲仁;柳晓明;等
【期刊名称】《大连特殊钢》
【年(卷),期】2000(000)003
【摘要】作为增强实力计划的一环，川崎制铁在千叶制铁所新建了一座不锈钢炼钢厂。
新钢厂特点为采用了对原料要求宽松的熔化还原－脱碳工艺和超低碳化及对应于质量要求严格的VOD二次精炼及弧形连铸机。
本文论述了其中关于VOD精炼过程中夹杂物形态控制的方法和效果。
【总页数】6页(P16-20,15)
【作者】广田哲仁;柳晓明;等
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TF764.1
【相关文献】
1.VOD精炼不锈钢脱[H]工艺研究 [J], 谭敏
2.VOD+LF精炼的工艺流程304不锈钢夹杂物的演变 [J], 王传东;王志军
3.30 t VOD精炼含氦不锈钢底吹氮气合金化的生产实践 [J], 安杰;赵越;李忠伟;魏仁杰
4.顶底复吹条件下不锈钢VOD精炼过程的数学模拟——过程数学模型 [J], 魏季和;李毅
5.20Cr13不锈钢25t VOD-LF硅脱氧精炼工艺的生产试验 [J], 尚大军
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910320101.X(22)申请日 2019.04.19(71)申请人 武汉钢铁有限公司地址 430083 湖北省武汉市青山区厂前2号门股份公司机关(72)发明人 陈文聪 喻越 马正强 王雄奎 程迪夫 丁哲 桂虎 雷艳 朱永章 孙珺如 (74)专利代理机构 武汉开元知识产权代理有限公司 42104代理人 胡镇西 张继巍(51)Int.Cl.C23C 8/26(2006.01)C22C 38/02(2006.01)C22C 38/06(2006.01)C22C 38/04(2006.01)C22C 38/42(2006.01)(54)发明名称低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法(57)摘要本发明公开了一种低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法，低温高磁感取向硅钢按重量百分比包括Si3.00～3.35％、C0.045～0.065％、Als0.015～0.045％、Mn0.06～0.12％、S0.003～0.020％、N0.003～0.010％、Cu0.01～0.015％、Sn0.03％～0.04％、Cr及Ni；渗氮温度为750～850℃，渗氮时间15～20s。
减少渗氮温度100℃、缩短渗氮时间至至现有渗氮时间的三分之一，从而减少能源消耗，提高渗氮效率；并且保证了同样的渗氮能力，控制钢带中[N]的质量百分数在100～250ppm，AlN抑制剂在后续处理下具有同样效果，磁性能保持稳定。
权利要求书1页 说明书2页CN 110055489 A 2019.07.26C N 110055489A1.一种低温高磁感取向硅钢的快速渗氮方法，所述低温高磁感取向硅钢按重量百分比包括：Si：3.00～3.35％、C：0.045～0.065％、Als：0.015～0.045％、Mn：0.06～0.12％、S：0.003～0.020％、N：0.003～0.010％、Cu：0.01～0.015％、Sn：0.03％～0.04％、Cr及Ni，Cr 和Ni的总含量小于0.3％，其余为Fe和不可避免杂质物；其特征在于：渗氮处理中，渗氮温度为750～850℃，渗氮时间15～20s。
特钢技术Special Steel Techonlogy第17卷总第69期2011年第4期Vol.17(69)2011.No.4前言电工钢是制造电机、变压器和镇流器铁芯、雷达以及各种电器元件最重要的金属材料。
随着电力工业的飞速发展，市场对电工钢，特别是取向硅钢的需求大幅增加，但取向硅钢的制造工艺和设备复杂，化学成分控制严格，生产工序长，而且影响性能的因素多[1]。
经过研究，采用EBT+VOD+模铸冶炼工艺流程试生产了取向硅钢，通过对该钢化学成分中氮元素影响因素（脱氧制度，精炼渣碱度）及加入方式的研究，确定采用加N-Si-Fe 来进行氮元素的合金化并制定了较合理的冶炼工艺，使CGG-1取向硅钢在VOD 精炼时氮含量控制一次合格率达85%，从而使取向硅钢的生产实现了规模化。
1CGG-1取向硅钢的化学成分取向硅钢的化学成分见下表1。
2取向硅钢中氮元素控制方式试验方案的制定在试制生产取向硅钢中，为了摸索N 元素的合金化最佳工艺，试制初期课题组制定了3种试验方案。
2.1第一种方案即从VOD 还原开始，由原来吹氩改为向钢液中EBT+VOD 冶炼工艺生产取向硅钢过程中氮的控制研究岳振峰（攀钢集团长钢公司技术中心硅钢室，四川江油621702）摘要：采用40tEBT+40tVOD+模铸冶炼工艺流程生产CGG-1取向硅钢，通过对该钢化学成分中氮含量的影响因素（脱氧制度，精炼渣碱度）及加入方式的研究，确定采用加N-Si-Fe 来进行氮元素的合金化并制定了较合理的冶炼工艺，使CGG-1取向硅钢在VOD 精炼时氮含量控制一次合格率达85%，从而使取向硅钢的生产实现了规模化。
关键词：取向硅钢；氮元素控制；影响因素中图分类号：TF763文献标识码：A 文章编号：1674-0971（2011）04-031-04Research on The Control of Nitrogen in Production ofOriented Silicon Steel by EBT+VODYue Zhenfeng(Technology Center,Sichuan Changcheng Special Steel Co.,Ltd.,Pangang Group)Abstract:By the production process of 40t EBT+40t VOD+mould casting,the silicon steel CGG-1was produced.After the reserch on the nitrogen content affecting factors (deoxidation technique and the alkalinity of refining slag)and the addition methods,the nitrogen alloying process by addition of N-Si-Fe were determined and a reasonable melting process was formulated.The first-time qualified rate of silicon steel CGG-1by VOD reached 85%,so the large-scaleproduction of this silicon steel was realized.Keywords:Oriented silicon steel,Control of nitrogen,Affecting factor收件日期：2010-03-22修回日期：2011-09-28作者简介:岳振峰(1972年-),男,工程师,1996年毕业于华东冶金学院钢铁冶金专业,从事新品开发工作,现就职于攀长钢公司技术中心硅钢研究室.Tel:(0816)3639359表1取向硅钢的化学成分/%Table 1Chemical composition of theoriented silicon steelCGG-1/%元素含量元素含量C 0.03～0.04Cu 0.45～0.55Si 2.8～3.27Cr 尽量低Mn 0.20～0.22Ti ≤0.003P ≤0.012N X1X2S ≤0.010//特钢技术第17卷第4期吹氮气来控制CGG-1取向硅钢中的氮。
2.2第二种方案在VOD造渣还原时，采用加氮化金属锰的方式来控制CGG-1取向硅钢中的氮。
2.3第三种方案在VOD造渣还原时，采用加氮化硅铁的方式来控制CGG-1取向硅钢中的氮。
2.4三种方案中各合金氮含量三种方案中各合金氮含量见表2。
3取向硅钢中氮元素控制试验参数3.1第一种方案试验参数及分析（2008年试验）从VOD造还原渣开始，由原来吹Ar改为向钢液中吹N2来控制CGG-1取向硅钢中的［N］。
实验结果表明，目前VOD用瓶装N2输送进入钢液，在吹N2气2h后，钢液增氮不明显，（每30min取样分析钢液【N】含量）。
经分析，吹入钢液中的N2气在精炼中起搅拌作用，只有很少一部分进入钢液合金化。
据相关资料介绍，通过吹N2向钢液中增N，必须要有一套完善合理的吹N2装置，（包括N2气的净化，干燥，增压，流量控制的装置。
同时要保证钢液温度及脱氧良好）目前我公司不具备这样的生产条件。
从试验结果来看，效果不理想，此方案被否定。
备注：碳脱氧完%【N】按0.0030计算3.2第二种方案试验参数及分析（2008年试验）采用加氮化金属锰的方式来进行氮元素的合金化，其效果也不明显。
分析其原因，虽然氮化金属锰的密度较高（7.0），熔点较低（1260℃），但氮化金属锰中的N含量仅为6.9%，而该钢中Mn元素化学成分的范围为0.20%~0.22%，因此加入氮化金属锰的数量受限制。
实际生产中钢液重量按38000kg计算，氮化金属锰最大加入量为70kg，氮回收率按20%，此时钢液增氮0.0025，加上VOD真空吹氧及碳脱氧完氮含量0.0030，钢液总氮含量才达到0.0055，距CGG-1取向硅钢的化学成分氮规格X1……X2相差较远，从试验结果来看，此方案被否定。
加氮化金属锰试验参数见表4。
3.3第三种方案试验参数及分析（2008下半年试验）从VOD造还原渣开始，采用加氮化硅铁的方式来进行氮元素的合金化，在保证钢液温度及脱氧良好的前提下，VOD造渣还原过程中采用全直通吹氩搅拌，钢液增氮效果非常好。
实际生产中钢液重量按38000kg计算，氮化硅铁加入量为35kg，氮回收率按20%计算，此时钢液增氮0.0054，加上VOD真空吹氧及碳脱氧完氮含量0.0030，钢液总氮含量达到0.0084，完全满足标准要求。
从试验结果来看，此方案可行。
在2009年生产的120炉钢中，全部采用加氮化硅铁的方式来进行氮元素的合金化。
从实际生产来看，氮的一次达标率大于85%。
VOD精炼时间可控制在3.5h以内。
4分析讨论4.1取向硅钢中N的溶解度由于含3%Si的CGG-1取向硅钢是单一的稳定的铁素体组织，下面就取向硅钢中N的溶解度进行分析计算N在钢液中的溶解反应为：1/2N2─→[N](1)根据西华特定律，平衡常数K=a N/P N21/2=[N]f N/P N21/2(2)即[N]=K P N21/2/f N(3)其式中a N为[N]的活度；P N2为[N]的平衡分压；f N 为活度系数。
由于在一定温度下，K是常数，因此钢液中氮的溶解度取决于气相中的氮分压和钢液中氮的活度系数。
当氮分压一定时，钢液中氮的溶解度与其活度系数有关。
氮活度系数的大小取决于钢液中氮元素之间、氮与各种元素之间相互作用大小。
表6中常见元素与钢液中氮相互作用系数。
活度系数的计算方式：表2各合金氮含量/%Table2Nitrogen content of the candidate additives/%合金N含量氮气99.99氮化金属锰6.9氮化硅铁29.3表3吹N试验参数Table3Test parameters of nitrogen blowing时间/min 钢液[N]/%300.0038600.0042900.00451200.0047表4加氮化金属锰试验参数/%Table4Test parameters of nitrided manganese/%表5加N-Si-Fe试验参数/%Table5Test parameters of the addition of N-Si-Fe/%氮化硅铁35kg碳脱氧完[N]0.0030钢液增加[N]0.0054钢液总[N]平均0.0084氮化金属锰70kg钢液增加[N]0.0025钢液增加[Mn]0.19··32lg f N =(3280/T -0.75)∑21eSiN(4)由表6可以看出C、Si 对氮的作用系数为正值，其含量增加将增加钢中氮的活度系数，从而降低钢中的溶解度；Mn 的作用相反，将提高钢液中氮的溶解度。
lg f N =(3280/T -0.75)×(0.13×0.035±0.020×0.21+0.047×3.0+0.009×0.50)(5)温度对钢液中氮的溶解度影响是很大的。
大量研究结果表明，氮的溶解反应常数与温度的关系为：K=-a/T -b[2~3](6)式中a 和b 常数，一般取a=188，b=1.245经计算，1620℃时单一的铁素体[N]含量约0.0290%4.2C-O 反应后钢液中的残余N在大气条件下，VOD 入罐钢液中的N 含量可以视为常数0.007%。
通过课题组一段时间的摸索，C-O 反应后的[N]基本在0.0026%~0.0034%，表7为2008年试制中部分炉号C-O 反应后的残余[N]数据,其残余[N]平均值约为0.0030%。
4.3VOD 精炼CGG-1取向硅钢时钢液中[N]含量的变化CGG-1取向硅钢经EBT初炼，元素C、P及温度满足要求出钢，脱氧剂用量Fe-Si 5kg/t,Al 块1.5kg/t,Cu 在钢包中合金化，入VOD工位进行精炼，此时钢液中原始[N]含量在0.0070%左右作为第一阶段，VOD真空吹氧及碳脱氧完钢液中[N]含量在0.0030%左右作为第二阶段，从VOD 造还原渣开始，采用加N-Si-Fe 的方式来进行氮元素的合金化，钢液中[N]控制在X 1……X 2为第三阶段。
根据钢液中[N]含量的变化绘制了曲线1,见图1。
4.4影响CGG-1取向硅钢中氮回收因素分析影响CGG-1取向硅钢中氮回收因素较多，下面就主要因素进行分析。
4.4.1VOD 精炼时钢液温度对CGG-1取向硅钢氮回收的影响据资料介绍，随钢液温度的升高，氮在取向硅钢中的溶解度将增加，钢液温度在1590℃……1690℃范围内氮在取向硅钢（铁素体）钢液中的溶解度基本呈正比例曲线变化,见图2。
