高压冶金技术在高氮钢冶炼中的应用

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1、高压冶金技术在高氮钢冶炼中的应用　　摘要：随着经济的发展，我国高压冶金技术呈现出了裹挟之势，不仅整体技术得到了有效的升级，技术实际应用领域也逐渐扩展。文章首先对高氮钢冶炼项目的背景进行了分析，并阐释了高压冶金数理模拟类型，以试验为基础着重分析了高压冶金技术在高氮钢冶炼中的应用参数，旨在为技术人员提供有效的数据信息。　　关键词：高压冶金技术；高氮钢冶炼；应用参数；数值模拟类型；有色金属冶金文献标识码：A　　中图分类号：TF142文章编号：1009-2374（2016）31-0045-02DOI：10.

2、13535/j.cnki.11-4406/n.2016.31.023　　我国工业近几年的发展速度激增，其中应用比较广泛的就是高压技术，但是其和冶金行业的项目融合还需要进一步探索，由于高压技术在冶金行业中应用的条件、要求以及应用策略都有别于其他技术，因此主要技术人员对其主要应用环境和参数进行集中分析。在冶金项目中，有色金属冶金已经研究过高压技术，例如铝土矿加压渐浸项目、金矿加压氧化预处理技术等都已经开展了比较深入的探讨，都是借助一些外力进行矿物元素的预处理，对于整体技术研发项目的效率有很大的帮助，并且

3、也有一部分技术已经大规模投入应用。　　1高氮钢冶炼项目的背景7　　在我国工业发展进程中，钢铁项目一直是重工业中的佼佼者，也是我国重工业的代表，近几年来高氮钢受到了社会各界广泛的关注。HighNitrogenSteels也称高氮钢，在同类钢铁中是一种性能优越的特殊钢材，由于其内部含氮量较高而得名，不仅具有较高的稳定和扩大奥氏体相区的能力，也能有效地提升钢强度，与此同时不会对钢的塑性和韧性产生影响，并且高氮钢的耐腐蚀性能也特别突出。在我国，主要是在汽车制造、国际航空、化工生物以及建筑项目等利用高氮钢，其

4、中主要是利用高压底吹氮法。高压底吹氮法既能保证整体工艺的原料比较清洁，还能保障其钢液氮化的效率比较高，由于氮气并不是稀缺资源，因此试验技法的原材料十分丰富，将高压冶金技术应用在高氮钢冶炼中，是时代发展的必然趋势。　　2高压冶金数理模拟类型　　在建立对应模型之前，首先要对其参数进行简要的分析。在常规条件下，铁液中氮含量并不是很高，通常在温度为1873K、压力为0.1MPa的基础条件下，其含量只会控制在0.043%左右，在铁液中，由于铁物质最外层电子和氮元素的最外层电子之间发生作用，就会导致其形成价电子

5、，在对其进行多次试验后，会发现氮元素在铁液中会发生溶解现象，试验人员会用氮原子来描述实际溶解行为，并且利用Sieverts定律来计算氮在奥氏体铁中的溶解性。另外，在实际试验处理过程中，利用底吹氮气的方式，能保证氮气铁液中产生较为剧烈的振动和对流，并不能对钢液增氮行为产生限制。增氮过程属于一级反应，并且能保证其化学反应界面不会和氮相界面产生扩散型的混合控制。　　2.1高压底吹冶铁数值模拟类型分析7　　在实际试验处理过程中，主要利用的就是Fluent软件，利用其特性在高压反应器内部进行数值模拟的操作，从

6、而对整个高压底吹冶铁技术进行研究。首先要对坩埚底吹氮过程进行情景模拟，通过参数对比才能继续试验。其一，在试验项目中，经过数据的分析可以发现驱使钢液循环流动的主动力是气泡浮力；其二，在实际试验项目中，针对流体的性质要进行仔细确认，其密度为常数，且是不可压缩的粘性流体物质；其三，对坩埚进行比对，其液面是较为光滑的自由面；其四，对钢液循环产生作用的气泡不仅大小均匀，而且其具有同一直径。另外就是要分析钢液的压力场结构，在常压条件下，气液两相区的钢液速度会在钢液面附近发生转向作用，从而形成可以进行试验的循环流

7、，也就是说，在实际试验过程中，钢液的循环中心位于钢液的上部位。但是在实验中发生的增氮反应吸收到的氮元素却并不能进入钢液的中下部，这就导致在整体钢液中氮分布结构并不均匀。通过试验结构和数据证明，在高压作用下，钢液只有在坩埚的中部气液两相区才会发生实际转向，从而形成循环流，此时在坩埚的中部位置会形成循环流中心，钢液中吸收的氮也能有效的进入到钢液中下部。　　在1.0MPa条件下速度矢量会按照相应的结构进行改变，而在此条件下，钢液是在坩埚的中部气液两相区发生转向的，从而形成可供研究的循环流。也就是说，在循环

8、流中心处于坩埚结构中部时，此时能更好地将氮元素直接吸收到钢液的中下部。另外，在此高压条件下，底吹孔附近的钢液速度以及坩埚内部气液两相区顶部的钢液速度需要进行有效的合并分析，两者都发生了转向，也就证明了高压条件的循环流要比常规压力下的循环流更加的强烈，并且也能有效地规避由于在循环过程中超出钢液面时流失的能量。7　　2.2高压底吹冶铁物理模拟类型分析　　物理模拟实验主要利用的是高温高压反应釜，在将氮气吹入水模拟装置后，保证装置内拥有较为充盈的高压气氛，再向反应釜内部直接吹