钢铁冶金过程中的热力学问题

钢铁冶金过程中的热力学问题——钢液的脱氮吴国富马小军马凯旋明嵩阳红辉黄铮静白静钢中氮的来源和溶解度一.来源1·铁水2·炼钢用固体辅料3·冶金工艺操作4·底吹气体二.溶解度5·炼钢时，钢中氮的溶解度0.045%6.室温时，钢中氮的溶解度0.001~0.002%钢中氮的危害一·时效硬化钢中氮以F𝑒4N氮化物形式析出，氮化物析出速度很慢，氮含量高的钢种，长时间放置，钢的强度，硬度随时间的推移而增大，而塑韧性会下降。二·蓝脆钢种含氮量高时，在250-450度温度范围，其表面发蓝，钢的强度升高，冲击韧性降低，称之为“蓝脆”。由C和N之间隙原子的时效性变引起。三·皮下气泡当氮含量超过100ppm,在铸铁和钢中会产生气孔，在IN100高温合金中，当氮含量超过15ppm时，就会造成大量显微缩孔。当氮与Ti,V等生成脆性氮化物时，严重影响钢的高温强度和高温塑性。四·降低轴承钢的疲劳寿命钢液脱氮困难的原因（1）钢液中，氮与多数元素反应生成的氮化物处于溶解状态，因此无法通过沉淀法去除；（2）氮原子的半径比氢大，扩散系数比氢小得多（小两个数量级），故真空去氮的效果比去氢差得多；（3）氧，硫等表面活性元素阻碍钢液脱氮钢液脱氮的影响因素一·温度和表面活性物质对钢液脱氮吸氮的影响：它们在表面富集占据了一部分可吸附氮的表面位置，它们对脱氮吸氮均有影响，钢液最终是脱氮吸氮的综合作用的结果。二.温度和氧含量的影响随着温度提高，吸氮速度提高；温度较低时，钢液氧含量对吸氮速度的影响显著，当温度升高到2130度时，氧的影响消失。三.温度及硫含量对钢液脱氮吸速率常数的影响温度升高脱单速度常数增大，且温度对高硫试样脱氮速率常数的影响大于对低硫试样的影响一.氮的存在形式：自由状态的氮原子[N]的结合状态的氮原子二.影响因素：钢的表面活性元素氧、硫的阻碍、真空度、气泡、熔渣的氮容量等三.脱氮方式：整合、真空脱氮和气泡携带法脱氧。四.脱氮方式：对于生产工艺而言，主要是真空和搅拌。脱氮方式一.真空脱氮当钢液采用真空处理时，真空度67Pa，1600度条件下，钢液中氮的平衡值为10ppm。但是实际生产中难以达到这种水平，主要原因是由于脱氮与钢液中的氧，硫等表面活性元素的含量有密切关系。（1）铜中硫含量较低，脱氮速率快于脱氧速率；当硫含量较高时，脱氧速率大于脱氮速率。（2）当铜中硫含量较低时，脱氮速度很快，随着硫含量的逐步增加，脱氮速率降低。（3）真空中碳脱氧过程中，脱碳、脱氧速率与硫含量关系不大。二、气泡携带法脱氮气泡主要是指炼钢过程中吹入炉内的氮气气泡、碳氧反应生成的CO气泡以及精炼时吹入的氩气气泡。气泡携带法脱氮主要是指CO气泡脱氮和氩气气泡脱氮、即脱碳脱氮和吹氩脱氮脱氮认为有三个步骤组成：1.钢液中的氮通过钢液边界层扩散到co气泡表面；2.在气泡/钢液界面上发生化学反应；3.反应生成的氮分子扩散到气泡内部并随之上浮排除。三。熔渣脱氮熔渣脱氮的研究发展缓慢，因为熔渣脱氮只有在炉气气氛控制的条件下才有良好的效果。熔渣脱氮主要有两种方式：一种是在刚液中生成氮化物夹杂，这些夹杂物上浮到渣中后被去除。另一种是造某种渣，氮扩散到渣-刚界面，与渣中某种化合物反应转入渣相，从而达到去除的目的。1、2、谢谢