[发明专利]一种不锈钢真空条件下吹氮气合金化的实验设备和方法

说明书

一种不锈钢真空条件下吹氮气合金化的实验设备和方法，属于冶金实验设备和方法技术领域，用于在真空条件下进行不锈钢吹氮气合金化实验。其技术方案是：本发明的实验设备在硅钼棒炉的上部增加了水冷盖，水冷盖与硅钼棒炉为密封连接，水冷盖上有真空泵孔，真空泵可以通过抽真空管路将硅钼棒炉内抽真空，进行真空状态下的吹氮气合金化操作实验。本发明的实验方法通过控制炉内的真空度和温度、调节氮气流量和氮分压，最终得到氮含量为0.05%‑0.10%的不锈钢，并掌握了氮的溶解规律和影响因素。本发明通过真空泵抽真空达到VOD炉真空度的要求，模拟实际生产环境，解决了真空条件下不锈钢吹氮气合金化的溶解规律，为实际生产提供了理论指导。

技术领域

本发明涉及一种不锈钢真空条件下吹氮气合金化的实验设备和方法，属于冶金实验设备和方法技术领域。

背景技术

氮是不锈钢中重要的合金元素之一。目前开发的含氮不锈钢品种均属于超低碳氮型不锈钢和低碳控氮型不锈钢，多数必须通过三步法（EAF＋BOF/AOD＋VOD）工艺冶炼，故完善三步法冶炼工艺特别是VOD精炼工艺，提高VOD精炼不锈钢的氮的精确控制能力是确保廉价高档不锈钢品种产能和规模实现稳步提升的重要前提。

目前，冶金行业内广泛地进行了非真空条件下吹氮气合金化的实验工作，掌握了非真空条件下氮在不锈钢熔体中的规律，但是在真空条件下吹氮气合金化的实验方法未见报道，为了掌握真空条件下氮在不锈钢熔体中的规律，十分有必要进行在真空条件下吹氮气合金化的实验，为实际生产提供理论指导。

目前，公知的不锈钢吹氮气合金化的实验设备由硅钼棒炉和吹氮气管组成，这种设备适用于在非真空情况下研究不锈钢吹氮气合金化的规律。但是在实际生产中，很多含氮不锈钢是在真空状态下（VOD炉）生产的，一般的不锈钢吹氮气合金化的实验设备不能研究真空情况下不锈钢吹氮气合金化的规律，不能为实际生产的真空状态下生产的不锈钢吹氮气合金化提供指导，影响了不锈钢吹氮气合金化水平的进步和提高。

综上所述，目前缺乏研究在真空状态下不锈钢吹氮气合金化规律的方法和实验设备，十分有必要进行这方面的工作，为研究在真空状态下不锈钢吹氮气合金化规律提供科学手段和技术支持。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种不锈钢真空条件下吹氮气合金化的实验设备和方法，这种实验设备和方法可以实现在真空情况下进行吹氮合金化操作，能够研究真空情况下不锈钢吹氮气合金化规律，为提高产品质量提供科学依据。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种不锈钢真空条件下吹氮气合金化的实验设备，它包括硅钼棒炉，炉体内安装有电阻炉、石墨保护坩埚和刚玉坩埚，其改进之处是，在硅钼棒炉的上部增加了水冷盖，水冷盖与硅钼棒炉为密封连接，水冷盖上分别有真空泵孔、真空表孔、密封瓶孔、取样管孔和氮气管孔，真空泵孔、真空表孔、密封瓶孔、取样管孔和氮气管孔分别通过导管与真空泵、真空表、密封瓶、取样管、吹氮气管相连接，在真空泵与水冷盖的连接管路上安装有开关阀门。

上述不锈钢真空条件下吹氮气合金化的实验设备，所述吹氮气管与氮气瓶相连接，在吹氮气管的管路上安装有流量计。

上述不锈钢真空条件下吹氮气合金化的实验设备，在硅钼棒炉的底部连接有吹氩气管，吹氩气管与氩气瓶相连接，在吹氩气管的管路上安装有流量计。

一种使用上述实验设备的不锈钢真空条件下吹氮气合金化的实验方法，它采取以下步骤进行：

a.将石墨保护坩埚放入硅钼棒炉内；

b.将装有不锈钢料的刚玉坩埚放入电阻炉等温带中；

c.将吹氮气管自炉口下放至刚玉坩埚上方固定并随炉升温；

d.炉底吹入氩气，在氩气气氛下电阻炉加热升温，待不锈钢料熔化并达到实验要求温度后，保温30-40分钟，用石英管抽取0#样；