氮指标过高会对炼钢产生什么影响
一、N 的来源
1、废钢
金属冶炼过程中， N难免与其接触溶入。w (C) 量和w (Si) 量越低， N的吸收越高， 钢液出炉时的脱O操作， 给N地溶入发明了条件。由于钢的w (C) 量和w (Si) 量比铸铁及其回炉料低很多， 愈加容易吸收N, 所以， 在铸铁熔炼过程中废钢比例越高， 铁液w (N) 量越高， 特别是合成铸铁， 其配料中废钢占比越大， 铁液w (N) 量越高。
2.增碳剂
增碳剂是铁液中N的另一个来源。国内有的灰铸铁铸造厂在消费合成铸铁时选用w (N) 2 000～4 000 ppm的半石墨化石油焦增碳剂或者是中温石墨化增碳剂。这种增碳剂由于C没有完整石墨化，不合适用于熔炼后期和出炉前补充C，由于C吸收慢，吸收率低，而且容易使铸件呈现N2气孔。
3.回炉料
回炉料中w (N) 量在60～90 ppm, 是稳定的N来源。在以往的炉料配比中， 由于以生铁配料为主， 微量元素的干扰较少， 运用较少的增碳剂或不运用增碳剂， 废钢参加量也较少， 形成回炉料中w (N) 量较低， 所以， 在停止合成铸铁配料时， 需求留意调整铁液中的w (N) 量。
4.铸型和砂芯
树脂砂型 (芯) 中含有一定的N, 高温铁液进入型腔后, 树脂粘结剂合成的N也容易被铁液吸收。
5.合金及孕育剂
感应电炉熔炼灰铸铁时， 能够运用MnN、Cr2N或者含N孕育剂来增加铁液的w (N) 量。笔者在配制含N孕育剂时发现， 国内供给炼钢运用的高N铬铁中w (N) 量在80000～90000 ppm, 能够充沛提供N源， 在熔炼过程中， 将其以冲入法参加， 颗粒大小相似于孕育剂的粒度， 此时N的吸收率普通在30%左右。实验标明：Cr、Ni、Cu等合金元素含量越高， w (N) 量越高。
6.感应电炉熔炼操作
感应电炉熔炼合成铸铁， 正常标准的熔炼操作， 能够稳定铁液中的N, 而无限制高温 (超越1 550℃以上) 操作或铁液高温留炉时间过长， 铁液中N容易溢出， 从而降低铁液的w (N) 量。
7.冲天炉熔炼
由于入炉空气w (N) 量高， 焦炭w (N) 量也高 (约8 000～10 000 ppm) ， 再加上配料中一定比例的废钢， 所以铁液中w (N) 量比拟高， 普通在120ppm以上。
二、灰铸铁中w (N) 量的稳定控制
目前, 大多数铸造厂炉前没有对w (N) 量停止精确检测 (光谱仪有N通道, 检测不够精确) , 增碳剂、树脂砂等原资料带入的w (N) 量不稳定, 招致无法稳定控制w (N) 量。
影响灰铸铁中w (N) 量的微量元素为Ti、Zr、Sr等, 其中, Zr和Sr经常添加在铸铁的孕育剂中, 可以起到很好的作用。但是, 在铁液中他们也可以化合一些强化铸铁基体的N, 如:Ti与N构成TiN, 减少固溶于铁液中的自在N, 从而降低N对铁液的固溶强化作用, 因而, 需求从增碳剂等各种原资料上控制w (N) 量, 同时应该留意湿润环境下H的介入。冲天炉熔炼的铁液w (N) 量比拟高, 枯燥时节熔炼消费没有任何N2气孔问题, 而在春夏时节, 空气温度升高, 湿度加大, 入炉空气带入的水气在高温下合成出H, 严重影响铁液质量, 与N共同产生气孔, 严重时呈现裂隙状气孔缺陷。
美国某公司请求将高牌号灰铸铁件w (N) 量控制在60～120 ppm, 同时请求影响N强化铸铁的有害元素Ti的含量小于0.025%。日本某公司请求HT300合成铸铁配料时运用HT300铸铁专用增碳剂，将w (N) 量控制在70～100 ppm。运用感应电炉要思索气压对铁液w (N) 量的影响, 高海拔地域, 气压低, 铁液中的溶解N容易溢出, 因而, 完整相同的熔炼工艺和原资料配料，其铁液的溶解w (N) 量低于低海拔地域。
研讨标明，外表活性元素 (特别是O和S) 可明显减少N在铁液中的溶解速度, 在铁液中起到脱O复原作用的其他元素也均能明显影响N在铁液中的溶解速度。河北某厂消费合成铸铁HT250时, 在熔炼中对运用0.8%的SiC配料前后的石墨形态停止了比照,下图是该厂合成铸铁HT250的金相组织, 由图可见, 运用SiC后, HT250的石墨形态明显是w (N) 量比拟高的特征，而SiC资料的w (N) 量极低。据理解，该厂在消费合成铸铁HT250时的熔炼操作是在炉内有少量铁液时陆续参加废钢, 并参加SiC和HT250铸铁专用增碳剂。SiC在炉内首先是脱O作用, 增碳剂的C以石墨形态存在，吸收较好，且增碳剂w (N) 量较高, 普通在2 000 ppm左右。此种增加N的办法初步判别条件是：首先, 要有脱O条件；其次，在脱O的同时, 要有比拟多的N源。当然, 这种N的增加办法也不够稳定, 目前只能仅供参考, 但是铁液脱O增N的溶解速度的特性是必然的, 只是对其认识和理解需求不时的积聚和完善。
三、w (N) 量对力学性能和金相组织的影响
近几年, 灰铸铁的熔炼设备从冲天炉转变为感应电炉, 灰铸铁的性能有很大的差别, 特别在力学性能方面, 即相同CE的灰铸铁, 固然改成合成铸铁配料后, 力学性能有很大进步, 但是与冲天炉熔炼比拟, 依然有一定的差距。剖析以为, 除了熔炼质量有明显不同外, 还可能与2种铁液的w (N) 量差异有关。目前, 合成铸铁采用感应电炉熔炼时, 其废钢含量加到50%～60%, 并运用石墨化石油焦增碳剂, 其w (N) 量普通在50～100ppm;而冲天炉熔炼的铁液w (N) 量普通在120ppm以上。
有材料显现：相同CE的铁液[w (C) 3.12%, w (Si) 1.35%, w (Mn)0.71%, w (S) 0.09%, w (P) 0.13%], 随着w (N) 量的增加, 其抗拉强度从287MPa逐渐进步到361 MPa;随着w (N) 量的继续增加, N2气孔呈现, 抗拉强度忽然降低。
N对灰铸铁力学性能影响如此明显，是由于其对灰铸铁的石墨形态和基体组织产生了很大影响。在铸铁中，w (N) 量超越80 ppm，可以呈现一些紧实石墨, 片状石墨变短变粗, 并有弯曲现象, 片状石墨端部变圆钝化。
N对灰铸铁基体组织也有显著的作用, N是稳定并能细化珠光体的元素, w (N) 量在一定范围内能够有效抑止铁素体的构成。有材料显现：N与C一样固溶于铁液中, 构成间隙式固溶体, 固溶强化和构成稳定奥氏体作用明显。N使初生奥氏体一次轴变短, 二次臂间距减小, 使共晶团细化, 珠光体体积分数增加, 可以有效抑止铁素体生成, 使共析转变过冷度增加, 稳定细化珠光体组织。
湖南鑫碳新材料有限公司公司经营的低硫、低氮石墨化石油焦是以煅烧石油焦为原料，经过3000℃高温石墨化处理，再经过破碎、筛分、包装完成的。有着碳含量高，硫含量低，氮含量低，吸收率高，吸收速度快的特征。可根据客户的要求提供0-50mm不同粒度的产品。具体型号如下：
|
产品型号 |
碳（≥%） |
硫（≤%） |
水分（≤%） |
灰分（≤%） |
挥发份（≤%） |
氮（≤PPM） |
|
xt-G01 |
99 |
0.03 |
0.3 |
0.5 |
0.5 |
150 |
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xt-G02 |
99 |
0.05 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
250 |
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xt-G03 |
98.5 |
0.05 |
0.5 |
0.8 |
0.7 |
250 |
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xt-G04 |
98.5 |
0.3 |
0.5 |
0.8 |
0.7 |
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备注:粒度可根据客户需求定制。
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