炼钢过程氮反应动力学研究及应用.pdfVIP

第十五届全国炼钢学术会议文集 炼钢过程氮反应动力学研究及应用 徐迎铁 陈兆平 张戈 （宝山钢铁股份有限公司研究院） 摘要：本文对炼钢过程涉及的氮反应（脱氮或吸氮）微观动力学进行了研究和总结，特别针对冶炼不锈钢时 的氮反应过程；对炼钢过程氮反应的宏观过程进行了分类，并对其宏观动力学进行了分析，开发出了相应的 计算模型，模拟了转炉冶炼、VOD冶炼、浇注过程的氮含量变化过程。研究工作可为炼钢过程氮控制提供理 论依据和技术帮助。 关键词：脱氮，吸氮，动力学，转炉，VOD，不锈钢 Kinetics Study on Nitrogen Absorption and Denitrogenation of Molten Steel in Steelmaking Process and It’s Applications Ying-tie XU Zhao-ping CHEN Ge ZHANG (Baoshan Iron & Steel Co., Ltd., Shanghai) Abstract: Micro kinetics on nitrogen absorption and denitrogenation in steelmaking process has been studied and summarized in this paper, especially for the steelmaking of stainless steel. The reaction of nitrogen in the process can be classified according to it’s macro behavior and the associated macro kinetics has been discussed. The kinetic model was developed to simulate the nitrogen behavior of the process such as BOF, VOD and casting process. This work can provide theory and technical support for the control of nitrogen in steelmaking process. Key words: Denitrogenation, Nitrogen Absorption, Kinetics, BOF, VOD, Stainless Steel 1 前言 氮对大多数钢种来说是有害的，主要体现在氮会降低钢的高温韧性和塑性，影响钢的冷加工和焊接性 [1] [2] 能 ，对铁素铁不锈钢来讲，氮属间隙元素，氮含量高回导致高温脆性、韧性降低等一系列问题 ，所以 对于这些钢种，一般要求氮含量越低越好。当然，对部分钢种氮是有益元素，氮可替代部分昂贵合金，起 到固溶强化的作用。前人对炼钢过程脱氮和吸氮过程做了大量的研究工作，目的是探索脱氮和吸氮（本文 统称为氮反应）的动力学规律，最终从工艺上控制好钢液的氮含量，本文将在总结前人研究工作的基础上， 对炼钢过程氮反应动力学做进一步研究和探讨，并建立了相应的数学模型，模拟冶金特定过程的氮含量变 化。 2 氮反应理论及其微观动力学 钢液溶体内的氮一般有两种存在形式，在没有氮化物析出的条件下，普遍认为氮以原子状态存在；当 钢液合金元素较高，可能有氮化物析出，此时认为氮以结合状态的氮离子形式存在。对于低氮钢生