真空吹氮过程钢水的吸氮行为

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1、214以科学发展观促进科技越箭(中)WelssenbekE，BohmHJ，RammerstorferFGMieromechanicalinvestigationsofarrangementeffectsinparticlereinforeedmetalmatrixcompositesComputMeterSci，1994，3．263～2683SongSG，ShiN。GrayIliGTetal．Reinforcementshapeeffectsonthebehaviorandductilityofparticu—late—reinforced6061一AlmatrixcompositesMeta

2、lMater，1996，27(A)：3739～37464BourellI)L．RizkA．Influenceofmartensitetransformationstrainontheductilityofdual—phasesteels．AetaMetall．1983．31：609～6175樊建平邓泽贤．两个单细胞体模型数值模拟结果比较．华中科技大学学报，2003．31(11)：82～846徐绯，李玉龙等颗粒形状、含量和基体特性对金属基复合材料压缩力学行为的影响复舍材料学报，2003，20(6)：36～41作者简介蔺越国，北京航空航天大学航空科学与工程学院飞行器设计专业硕士，中国复合材料学会会

3、员，科协会员登记号为：HY630100010。电话：010—81144187；传真：010—82317099；Email：buaalyg@163eom。真空吹氮过程钢水的吸氮行为区铁喻承欢刘良田武汉钢铁(集团)公司，武汉，430080摘要为适应舍氮钢生产，在RH真空脱气装置用氯气作驱动气体研究了镇静钢水的吸氮。结果表明，不同真空度下氮含量均有所增加，表面活性元素使吸氟速率减缓。通过提出一种表面吸附位置的封闭修正模型，建立了吸氮过程表现一级反应与界面友应速率常数关系的新方程k7=(n／V。。)^7∑=&。(t—K7。[N]一K’s【S])2，计算与观剃值相吻合。关键词=次精炼高氯钢吸氮动力学氮在

4、熔体的吸收是冶金过程的重要反应，舍氮的取向硅钢、奥氏体不锈钢、模具钢、工具钢和结构钢等高氮钢涉及吸氮操作的控制与均匀化。由于分析高温下氮在钢水中吸收的基元步骤及其规律的困难，文献报道研究吸氮过程的手段主要侧重于实验室，吸氮忽略表面活性元素的影响是目前一种普遍的处理。实际上，接冶金动力学一级反应测定的反应表观速率常数具体内涵并不清楚。含氮钢吸收了较高的氮，氮含量本身这类活性元素对一级反应表观速率常数的综合影响未见文献报道。另一方面．实验场合和设备条件的不同也影响动力学研究结果，由于缺少针对RH法实用条件进行的吸氮动力学研究，生产中控氮的主要手段往往依赖实践经验。因此，本文以氮在钢水中的吸收为基础

5、，结合含氮钢的生产以及RH装置的实际条件，研究使用氮气时，镇静钢吸氮反应过程的动力学行为和实用操作依据。第23分会场复台材料工业应用与发展趋势2，5一、试验方法1．基本操作试验在武钢二炼钢厂80tRH真空处理装置进行，吸氮操作期间用30Nm3／h氮气循环，真空度平均8360Pa，处理对象为铝硅镇静钢(硫含量0．024～0．0299mass％)，采用N：／At切换方法控制氮含量。操作开始后按预定时间取样，用LECO—TCl36型定氮仪分析试样氮含量，整个真空处理时间与连铸生产周期同步。图1为吸氮试验主体装置示意围。图1RH装置吸氮示意图2．啦乏氮反匝方程的处理氮在熔体的吸收与反应平衡采用下式N2

6、《。)=2IN](1)[gK“=lg面丽a[NJ酬s器=攀。21(2)根据微观动力学，把式(1)理解为三个串联步骤的组合：①氮分子向液相界面移动的传质；②氮分子吸附在界面反应生成氮原子；③氮原子离开液侧边界层移动传质。①②③N2．。=[Nz]u=2[N]口=2[N]f3)式中，[N]——钢水中的氮含量；g——气相；口——液相界面的吸附态。假定：(1)喷吹氮气时气相侧传质阻力忽略不计；(2)低氧位吸氮仍按液侧边界层扩散控速处理：(3)一级反应表观速率常数项涉及表面活性元素的影响。把吸氮综合速率方程表述为d[N]／dr2等(K一扣i万一[N])=争((N]口～[N])(4)2J6以科学发展现促进科

7、技创新(中)取[N]u≈[N]。时，^’∑一Ad，考虑表面活性元素的影响，^7∑≠^。。因此，d[N]／dt=譬([N]。一[N])’m=女ⅥN]。一[N])(5)式中，[N卜一氮含量，PN1—氮分压，P“——标准态的压力，K、——氮反应的平衡常数，。——气液反应有效界面积，V。——钢水体积，＆。——氮的液相传质系数，^’——按表观一级反应处理的综合表观速率常数．^’∑——对应液侧传质和界面反应的