VOD冶炼超纯铁素体不锈钢的脱氮研究

万方数据

２０１２年第４期

宝钢技术

铲驴痧痧痧痧痧，驴勺§易驴驴驴驴驴驴驴圆

专家论坛§ＶＯＤ冶炼超纯铁素体不锈钢的脱氮研究

陈兆平１，徐迎铁‘，李

实２，顾学红２

（１．宝山钢铁股份有限公司，上海２０１９００；２．宝钢不锈钢有限公司，上海２００４３１）摘要：分析了ＶＯＤ冶炼超纯铁素体不锈钢过程的脱氮热力学和动力学，得出其脱氮反应接近二级反应，可用△（１／ｗ…）来表示脱氮效果。用前期开发的脱氮模型计算并分析了ＶＯＤ

的脱氮过程，在ＶＯＤ吹氧脱碳阶段，脱氮效果△（１／ｗ…）与脱碳量△训ｆｃｌ成正比，可用脱氮指

数△（１／ｗ…）／Ａｗ…来表征此阶段的脱氮能力，铬含量为１１．６％、１７．６％及２０．５％的钢液脱

氮指数计算值分别为２０８％～、１０９％ｑ及８１％～，实际生产数据分析得出的对应的脱氮指数

略高于计算值，而在ＶＯＤ自由脱碳阶段，Ａ（１／ｗ…）随时间变化的计算曲线基本不受初始氮含量的影响，温度是影响脱氮的主要因素。

关键词：脱氮；动力学；ＶＯＤ；铁素体不锈钢

中图分类号：ＴＦ７６４＋．１

文献标志码：Ｂ文章编号：１００８—０７１６（２０１２）０４—０００１—０５

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８—０７１６．２０１２．０４．００１

ＤｅｎｉｔｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｓｔｕｄｙｉｎｔｈｅＶＯＤｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｕｌｔｒａｃｌｅａｎｆｅｒｒｉｔｉｃｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌ

ＣＨＥＮＺｈａｏｐｉｎ９１，ＸＵＹｉｎｇｔｉｅｌ，ＬＩＳｈｉ２ａｎｄＧＵＸｕｅｈｏｎ９２

（１．ＢａｏｓｈａｎＩｒｏｎ＆ＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａ２０１９００，Ｃｈｉｎａ；

２．ＢａｏｓｔｅｅｌＳｔａｉｎｌｅｓｓＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００４３１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄｋｉｎｅｔｉｃｓｏｆｄｅｎｉｔｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｉｎｔｈｅ

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Ｕ

刖吾

氮在铁素体不锈钢中属间隙元素，氮含量高

陈兆平首席研究员１９６６年生１９９３年毕业于东北大学

将导致高温脆性、韧性降低等一系列问题…，现从事炼钢工艺研究电话２６６４７０２５

ＶＯＤ冶炼超纯铁素体不锈钢过程要求将其氮含

Ｅ ｍａｉｌ

ｚｐｃｈｅｎ＠ｂａｏｓｔｅｅｌ．ｃｏｒｎ

量降得越低越好。相对于普碳钢的真空脱氮过

２

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程，不锈钢熔体高含量的铬大大降低了氮的活度，

导致脱氮难度加大。为了深入研究ＶＯＤ冶炼超纯铁素体不锈钢的脱氮机理，作者开发了ＶＯＤ冶炼超纯铁素体不锈钢脱碳脱氮模型旧１，可模拟ＶＯＤ的脱氮过程，并定性地得出脱氮过程伴随着

脱碳过程，脱碳量越大，脱氮效果越好，然而没有

给出表征脱氮效果的指标，也没有定量描述脱氮与脱碳的关系。在实际生产过程中，提高初始碳含量以提高脱碳量可提高ＶＯＤ处理过程的脱氮能力，然而，高的初始碳含量也会延长ＶＯＤ的处

理时间和增大钢液过氧化的程度，还原阶段还原

剂用量也会增大，所以，定量研究ＶＯＤ冶炼过程中脱氮与脱碳的关系可为合理设定初始碳含量、既保证脱氮任务的完成又控制好真空处理时问并降低成本提供技术数据。本文将在前期研究工作的基础上，进一步深人研究ＶＯＤ冶炼不锈钢脱氮热力学和动力学，得出可表征脱氮效果的指标，并重点研究脱氮与脱碳的定量关系，为冶炼过程控

制氮含量提供理论支撑。

１脱氮理论分析

１．１脱氮的热力学分析

对于ＶＯＤ冶炼超纯铁素体不锈钢过程，脱氮基本方程与相关热力学平衡常数如下：

２［Ｎ］＝Ｎ２

ｋ砾咄葡５彳＋２ １９心’

（１）

ｌ抵＿ｌｇ≤≮：半＋２．１９（２）

ｌ矾＝∑ｅ：埘…

（３）

式中，Ｋ。为脱氮平衡常数，厂Ｎ为Ｎ的活度系数，ｅ：

为钢液中，元素对氮的活度相互作用系数，Ｗ…为，元素在钢液中的百分含量，Ｐ。。为氮气分压，

埘…为氮含量平衡值。

对于不锈钢冶炼过程中的＾的计算，元素ｃｒ

对Ｎ的活度影响最大， …… 此处隐藏：7458字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……