本發(fā)明屬于高氮鋼冶煉技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種加壓感應(yīng)與保護(hù)氣氛電渣重熔雙聯(lián)冶煉高氮鋼的方法。

背景技術(shù)：

高氮鋼作為一種性能優(yōu)異的鋼鐵材料，正日益受到人們青睞，氮加到鋼中可以起到固溶強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化的作用，使高氮鋼具有強(qiáng)度高、韌性好、蠕變抗力高以及耐腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)，同時氮可以替代價格昂貴的鎳，從而降低生產(chǎn)成本；因此，高氮鋼在石油、電力、宇航、海洋工程、低溫工程等領(lǐng)域以及外科手術(shù)、牙科和生物工程方面具有廣泛的應(yīng)用前景；然而，由于常壓下氮在鋼中的溶解度較低，并且在鋼液凝固過程中需經(jīng)過氮溶解度很低的高溫鐵素體相，易導(dǎo)致氮偏析、氮?dú)庖莩黾皻饪仔纬傻葐栴}，對鋼錠的性能造成十分不利的影響。因此，氮的加入和保持一直是高氮鋼生產(chǎn)制備的技術(shù)難點(diǎn)和重點(diǎn)，嚴(yán)重制約了高氮不銹鋼的品種開發(fā)和應(yīng)用。

加壓冶金是制備高氮鋼的有效方法，目前德國的加壓電渣重熔技術(shù)是商業(yè)化生產(chǎn)高氮不銹鋼的有效方法。該工藝采用添加氮化合金(常用氮化硅)的方式增氮，但存在過程不穩(wěn)定、氮分布不均勻、硅容易超標(biāo)、有時需二次重熔等缺點(diǎn)；而加壓感應(yīng)熔煉工藝，可通過加壓下氮?dú)?鋼液氣相傳質(zhì)過程進(jìn)行增氮，且鋼液在電磁力的攪拌作用下發(fā)生對流運(yùn)動，加快了氮在熔體中的擴(kuò)散，使氮在鋼中均勻分布，同時縮短了鋼液中氮在特定壓力下達(dá)到平衡的時間；并且，之后的澆鑄過程也在高壓下進(jìn)行，可以避免氮的逸出和氣孔形成等問題。但是感應(yīng)熔煉不易控制鑄錠的夾雜物和硫含量，影響鋼的整體質(zhì)量。

由于加壓電渣爐設(shè)備復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，且存在一定的安全隱患。而很多特鋼廠已裝備的保護(hù)氣氛電渣重熔爐相對簡單，在常壓氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行生產(chǎn)，安全可靠，能有效降低鋼中夾雜物及硫含量、改善凝固組織，但常壓下無法獲得氮含量較高的鑄錠。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種加壓感應(yīng)與保護(hù)氣氛電渣重熔雙聯(lián)冶煉高氮鋼的方法，首先采用加壓感應(yīng)爐冶煉氮含量較高的鑄錠，使氮元素均勻分布在鋼中，并實(shí)現(xiàn)氮含量的精確控制，之后利用保護(hù)氣氛電渣爐在高純氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行低熔速的電渣重熔，改善元素的顯微偏析，降低鋼中硫元素及夾雜物的含量。

本發(fā)明的方法之一按以下步驟進(jìn)行：

1、根據(jù)高氮鋼的目標(biāo)氮含量，利用公式①確定鑄錠的氮含量；所述的高氮鋼為高氮馬氏體鋼，其目標(biāo)成分按質(zhì)量百分比為：C 0.1～0.6％，Mn 0～5％，Cr 12～20％，Si≤1％，Mo 0～3％，N 0.1～0.35％，Ni 0.1～2％，V 0～1％，余量為Fe；所述的公式①為：

[％N]₁＝[％N]+(0.1～0.3)

式中，[％N]₁表示鑄錠的目標(biāo)氮質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，[％N]表示高氮鋼的目標(biāo)氮質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；

結(jié)合目標(biāo)鋼種的成分、冶煉原料成分和所要冶煉鋼錠重量，計算所需各種原料的重量，配制冶煉原料；

2、通過公式②計算出加壓感應(yīng)熔煉過程的冶煉壓力p₁；所述的公式②為：

式中：T為冶煉溫度，單位為K；[％N]₁為鑄錠中氮的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，[％C]為鑄錠中碳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，[％Mn]為鑄錠中錳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，[％Cr]為鑄錠中鉻的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，[％Si]為鑄錠中硅的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，[％Mo]為鑄錠中鉬的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，[％V]為鑄錠中釩的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，[％Ni]為鑄錠中鎳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，p₁為冶煉壓力，單位為MPa；p^Θ為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，單位為MPa；

3、通過公式③計算澆鑄壓力p₂；所述的公式③為：

p₂＝[p₁+(0.5～0.9)]

式中：p₂為澆鑄壓力，單位為MPa；

4、準(zhǔn)備冶煉原料；將工業(yè)純鐵和含鉻成分、含鉬成分置于加壓感應(yīng)爐的坩堝內(nèi)，放入或不放入含鉬成分和金屬鎳；將石墨和工業(yè)硅置于加料倉內(nèi)，放入或不放入含釩成分以及含錳成分，最后加入鎳鎂合金；所述的含鉻成分為金屬鉻或鉻鐵合金，所述的含鉬成分為金屬鉬或鉬鐵合金，所述的含錳成分為金屬錳或電解錳，所述的含釩成分為金屬釩或釩鐵合金；

5、對加壓感應(yīng)爐抽真空至10Pa以下，通電升溫，熔化坩堝內(nèi)的冶煉原料；

6、待加壓感應(yīng)爐坩堝中冶煉原料全部熔化之后，向爐內(nèi)通入氬氣至10～50kPa，從加料倉向坩堝中加入全部石墨總質(zhì)量的40～80％，再次對加壓感應(yīng)爐抽真空，進(jìn)行真空碳脫氧反應(yīng)，直至真空度到10Pa以下且液面平穩(wěn)，不再有氣泡產(chǎn)生，完成真空碳脫氧反應(yīng)；

7、真空碳脫氧結(jié)束后，從加料倉加入工業(yè)硅，進(jìn)行二次脫氧；然后向加壓感應(yīng)爐內(nèi)充入氮?dú)庵烈睙拤毫₁，然后向坩堝中依次加入含錳成分、含釩成分和剩余的石墨進(jìn)行合金化，最后加入鎳鎂合金進(jìn)行深脫氧；

8、將深度脫氧后的物料在1530～1590℃溫度下保溫5～10min，使鋼液中合金元素分布均勻；

9、向加壓感應(yīng)爐內(nèi)充入氮?dú)庵翂毫闈茶T壓力p₂，然后進(jìn)行澆鑄，澆鑄溫度為1530～1590℃；澆鑄結(jié)束后，冷卻30min以上，之后澆鑄壓力減壓至常壓，脫出鋼錠；

10、采用保護(hù)氣氛電渣重熔爐，將鋼錠按照保護(hù)氣氛電渣重熔爐所要求的充填比鍛造成自耗電極，焊接到假電極上，將假電極裝卡在電極夾持器上；

11、將預(yù)熔渣在300～800℃條件下烘烤5～9小時；在自耗電極下面的底水箱上放置引弧環(huán)、0.30±0.05kg引弧屑和占總質(zhì)量8～10％的預(yù)熔渣，使自耗電極和下面的底水箱及引弧屑緊密接觸，保證通電后有電流通過；

12、閉合保護(hù)罩，通入壓強(qiáng)為0.2±0.05MPa流量為15～20NL/min氮?dú)膺M(jìn)行爐底吹掃，同時開啟排煙裝置，排除保護(hù)氣氛電渣重熔爐內(nèi)的空氣，時間5～10min；

13、關(guān)閉排煙閥門，向結(jié)晶器及保護(hù)罩內(nèi)通入氮?dú)?，流量?0～15NL/min，保持保護(hù)罩內(nèi)壓力高于大氣壓0.05～0.1MPa；

14、開啟供水系統(tǒng)向結(jié)晶器的冷卻水夾套內(nèi)供水，閉合交流電源，采用固態(tài)起弧方法進(jìn)行起弧造渣，化渣電壓24～32V，化渣電流500～2200A，化渣時間20～25min，化渣過程中以0.5～1.5kg/min的速度均勻加入渣料；

15、化渣完成后，調(diào)整電壓至35～38V、電流至1800～2600A，開始熔煉，熔速控制方程為v＝(0.6～0.7)×D kg/h，式中，D為加壓電渣重熔爐結(jié)晶器尺寸，單位為mm；電渣重熔過程中以0.4～0.7kg/噸鋼的比例加入硅鈣合金粉末作為脫氧劑；

16、采用每次降低電流500～1000A的方式進(jìn)行補(bǔ)縮，確保補(bǔ)縮填充充分，保證補(bǔ)縮端面平整；

17、補(bǔ)縮結(jié)束后，抬升假電極，冶煉結(jié)束；關(guān)閉交流電源，待鋼錠冷卻后，關(guān)閉結(jié)晶器冷卻水，脫出電渣錠，獲得高氮鋼。

本發(fā)明的方法之二按以下步驟進(jìn)行：

1、根據(jù)高氮鋼的目標(biāo)氮含量，利用公式①確定鑄錠的氮含量；所述的高氮鋼為高氮奧氏體不銹鋼，其成分按質(zhì)量百分比為：C≤0.1％，Mn 12～25％，Cr 15～30％，Si≤1％，Mo 0～4.5％，N 0.65～0.85％，Ni 0.1～8％，余量為Fe；利用公式④確定全部冶煉原料中氮的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，所述的公式④為：

[％N]₂＝[-0.02p₁/p^Θ+(0.65～0.75)]×[[％N]₁+(0.2～0.5)]

式中，[％N]₂表示全部冶煉原料中氮的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，[％N]₁表示鑄錠中氮的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；p₁為冶煉壓力，單位為MPa；p^Θ為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，單位為MPa；

結(jié)合目標(biāo)鋼種的成分、冶煉原料成分和所要冶煉鋼錠重量，計算所需各種原料的重量，配制冶煉原料；

2、通過公式⑤計算出加壓感應(yīng)熔煉過程的冶煉壓力p₁；所述的公式⑤為：

式中：T為冶煉溫度，單位為K；[％N]₁為鑄錠中氮的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，[％C]為鑄錠中碳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，[％Mn]為鑄錠中錳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，[％Cr]為鑄錠中鉻的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，[％Si]為鑄錠中硅的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，[％Mo]為鑄錠中鉬的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，[％Ni]為鑄錠中鎳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；

3、通過公式⑥計算澆鑄壓力p₂；所述的公式⑥為：

式中：p₂為澆鑄壓力，單位為MPa；

4、準(zhǔn)備冶煉原料，將工業(yè)純鐵和含鉻成分置于加壓感應(yīng)爐的坩堝內(nèi)，放入或不放入含鉬成分以及金屬鎳；將石墨、工業(yè)硅、含錳成分、氮化鉻、電解鋁和硅鈣合金置于加料倉內(nèi)，最后放入鎳鎂合金；所述的含鉻成分為金屬鉻或鉻鐵合金，所述的含鉬成分為金屬鉬或鉬鐵合金，所述的含錳成分為金屬錳或電解錳；

5、對加壓感應(yīng)爐抽真空至10Pa以下，通電升溫，熔化坩堝內(nèi)的冶煉原料；

6、待加壓感應(yīng)爐坩堝中冶煉原料全部熔化之后，向爐內(nèi)通入氮?dú)庵烈睙拤毫₁，從加料倉向坩堝中依次加入工業(yè)硅、含錳成分、氮化鉻和石墨進(jìn)行合金化，同時添加電解鋁和硅鈣合金進(jìn)行脫氧和夾雜物變質(zhì)處理，最后加入鎳鎂合金進(jìn)行深脫氧；

7、將深度脫氧后的物料在1530～1590℃溫度下保溫5～10min，使鋼液中合金元素分布均勻；

8、向加壓感應(yīng)爐內(nèi)充入氮?dú)庵翂毫闈茶T壓力p₂，然后進(jìn)行澆鑄，澆鑄溫度為1530～1590℃；澆鑄結(jié)束后，冷卻30min以上，之后澆鑄壓力減壓至常壓，脫出鋼錠；

9、采用保護(hù)氣氛電渣重熔爐，將鋼錠按照保護(hù)氣氛電渣重熔爐所要求的充填比鍛造成自耗電極，焊接到假電極上，將假電極裝卡在電極夾持器上；

10、將預(yù)熔渣在300～800℃條件下烘烤5～9小時；在自耗電極下面的底水箱上放置引弧環(huán)、0.30±0.05kg引弧屑和占總質(zhì)量8～10％的預(yù)熔渣，使自耗電極和下面的底水箱及引弧屑緊密接觸，保證通電后有電流通過；

11、閉合保護(hù)罩，通入壓強(qiáng)為0.2±0.05MPa流量為15～20NL/min氮?dú)膺M(jìn)行爐底吹掃，同時開啟排煙裝置，排除保護(hù)氣氛電渣重熔爐內(nèi)的空氣，時間5～10min；

12、關(guān)閉排煙閥門，向結(jié)晶器及保護(hù)罩內(nèi)通入氮?dú)?，流量?0～15NL/min，保持保護(hù)罩內(nèi)壓力高于大氣壓0.05～0.1MPa；

13、開啟供水系統(tǒng)向結(jié)晶器的冷卻水夾套內(nèi)供水，閉合交流電源，采用固態(tài)起弧方法進(jìn)行起弧造渣，化渣電壓24～32V，電流500～2200A，時間20～25min，化渣過程中以0.5～1.5kg/min的速度均勻加入渣料；

14、化渣完成后，調(diào)整電壓至35～38V、電流至1800～2600A，開始熔煉，熔速控制方程為v＝(0.6～0.7)×D kg/h，式中，D為加壓電渣重熔爐結(jié)晶器內(nèi)徑，單位為mm；電渣重熔過程中以0.4～0.7kg/噸鋼的比例加入金屬鋁顆粒或硅鈣合金粉末作為脫氧劑；

15、采用每次降低電流500～1000A的方式進(jìn)行補(bǔ)縮，確保補(bǔ)縮填充充分，保證補(bǔ)縮端面平整；

16、補(bǔ)縮結(jié)束后，抬升電極，冶煉結(jié)束；關(guān)閉交流電源，待鋼錠冷卻后，關(guān)閉結(jié)晶器冷卻水，脫出電渣錠，獲得高氮鋼。

上述兩種方法中，保護(hù)氣氛電渣重熔過程中的預(yù)熔渣的組成按重量百分比為：CaO17±1％，Al₂O₃ 15±1％，SiO₂ 2±0.5％，MgO 3±0.5％，其余為CaF₂。

本發(fā)明的方法采用加壓感應(yīng)與保護(hù)氣氛電渣重熔雙聯(lián)工藝，在加壓感應(yīng)冶煉過程中進(jìn)行氮合金化，制備氮含量較高的鑄錠，并可使氮均勻分布，避免了在電渣重熔過程中進(jìn)行氮合金化所引起的熔渣沸騰、氮元素分布不均勻、增硅等問題，無須二次重熔；其次，在氮?dú)獗Ｗo(hù)性氣氛下進(jìn)行低熔速的電渣重熔，雖有部分氮以氣體的形式逸出，仍可得到氮含量略高于常壓下氮溶解度極限且無氣孔的高氮鋼；在電極端頭熔化并滴落穿過渣池的過程中，鋼渣充分接觸，鋼中非金屬夾雜物和有害元素被渣池吸收，提高了鋼液的純凈度，從而可以降低加壓感應(yīng)熔煉過程對夾雜物和硫含量的控制要求；另外，由于鋼液在結(jié)晶器內(nèi)的定向凝固過程提高了鋼錠的均勻性和致密性，同時可改善鋼錠的疏松、成分偏析等問題。

本發(fā)明的方法由于電渣重熔具有較高的凝固速度，可抑制氮的逸出，獲得氮含量略高于常壓溶解度的高氮鋼重熔錠，經(jīng)過后續(xù)熱處理后具有優(yōu)良的耐腐蝕性能和力學(xué)性能；對于降低高氮鋼的生產(chǎn)成本，采用保護(hù)氣氛電渣重熔工藝制備氮含量略高于常壓下溶解度的高氮鋼是一條新的途徑。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的高氮鋼剖面照片圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)脫氧期間液面波動劇烈，關(guān)閉真空泵，降低功率并充入少量氬氣，待液面平穩(wěn)后再繼續(xù)抽真空。

本發(fā)明實(shí)施例各步驟中的氬氣純度≥99.999％。

本發(fā)明實(shí)施例各步驟中的氮?dú)饧兌取?9.999％。

本發(fā)明實(shí)施例中，化渣過程中確保電流、電壓的穩(wěn)定，防止突然滅弧。

本發(fā)明實(shí)施例中采用的工業(yè)純鐵含F(xiàn)e 99.98wt％，金屬鉻純度99.47wt％，鉻鐵合金含Cr≥60.0wt％，雜質(zhì)含量≤1.6wt％，金屬鉬純度99.98wt％，鉬鐵合金含F(xiàn)e 37.278wt％，Mo61.41wt％，氮化鉻含Cr 86.59wt％，N 11.26wt％，金屬鎳純度99.99wt％，電解錳純度99.8wt％，金屬錳純度97.89wt％，工業(yè)硅純度99.37wt％，金屬釩純度≥99.95wt％，釩鐵合金含釩75～85wt％

本發(fā)明實(shí)施例中，冶煉設(shè)備為50kg加壓感應(yīng)爐以及50kg保護(hù)氣氛電渣重熔爐；其中加壓感應(yīng)爐極限真空度為0.1Pa，最高壓力為6MPa，電源額定功率為50kW，裝爐量為41～45kg；保護(hù)氣氛電渣重熔爐電源額定功率為500kW，結(jié)晶器內(nèi)徑D為125mm，自耗電極重量為40～50kg。

本發(fā)明實(shí)施例中電渣重熔時的充填比為0.6～0.7。

本發(fā)明實(shí)施例中的預(yù)熔渣的組成按重量百分比為：CaO 17±1％，Al₂O₃ 15±1％，SiO₂2±0.5％，MgO 3±0.5％，其余為CaF₂。

本發(fā)明的方法中加入鎳鎂合金后，元素鎂主要用于深脫氧，進(jìn)而生成夾雜物。

實(shí)施例1

根據(jù)高氮鋼的目標(biāo)成分中的氮含量，利用公式①確定鑄錠的氮含量；所述的高氮鋼為高氮馬氏體鋼，其目標(biāo)成分按質(zhì)量百分比為：C 0.3％，Mn 0.5％，Cr 15％，Si 0.4％，Mo 1％，Ni 0.1％，N 0.25％，余量為Fe；通過公式②計算出加壓感應(yīng)熔煉過程的冶煉壓力p₁；通過公式③計算澆鑄壓力p₂；

結(jié)合目標(biāo)鋼種的成分、冶煉原料成分和所要冶煉鋼錠重量，計算所需各種原料的重量，配制冶煉原料；

準(zhǔn)備冶煉原料；將工業(yè)純鐵和含鉻成分置于加壓感應(yīng)爐的坩堝內(nèi)，放入含鉬成分；將石墨和工業(yè)硅置于加料倉內(nèi)，放入含錳成分和鎳鎂合金；所述的含鉻成分為金屬鉻，所述的含鉬成分為金屬鉬，所述的含錳成分為金屬錳；

對加壓感應(yīng)爐抽真空至10Pa以下，通電升溫，熔化坩堝內(nèi)的冶煉原料；

待加壓感應(yīng)爐坩堝中冶煉原料全部熔化之后，向爐內(nèi)通入氬氣至10kPa，從加料倉向坩堝中加入全部石墨總質(zhì)量的40％，再次對加壓感應(yīng)爐抽真空，進(jìn)行真空碳脫氧反應(yīng)，直至真空度到10Pa以下且液面平穩(wěn)，不再有氣泡產(chǎn)生，完成真空碳脫氧反應(yīng)；

真空碳脫氧結(jié)束后，從加料倉加入工業(yè)硅，進(jìn)行二次脫氧；然后向加壓感應(yīng)爐內(nèi)充入氮?dú)庵烈睙拤毫₁，然后向坩堝中依次加入含錳成分和剩余的石墨進(jìn)行合金化，最后加入鎳鎂合金進(jìn)行深脫氧；

將深度脫氧后的物料在1590℃溫度下保溫5min，使鋼液中合金元素分布均勻；

向加壓感應(yīng)爐內(nèi)充入氮?dú)庵翂毫闈茶T壓力p₂，然后進(jìn)行澆鑄，澆鑄溫度為1590℃；澆鑄結(jié)束后，冷卻30min，之后澆鑄壓力減壓至常壓，脫出鋼錠；

采用保護(hù)氣氛電渣重熔爐，將鋼錠按照保護(hù)氣氛電渣重熔爐所要求的充填比鍛造成自耗電極，焊接到假電極上，將假電極裝卡在電極夾持器上；

將預(yù)熔渣在800℃條件下烘烤5小時；在自耗電極下面的底水箱上放置引弧環(huán)、0.30±0.05kg引弧屑和占總質(zhì)量8％的預(yù)熔渣，使自耗電極和下面的底水箱及引弧屑緊密接觸，保證通電后有電流通過；

閉合保護(hù)罩，通入壓強(qiáng)為0.2±0.05MPa流量為20NL/min氮?dú)膺M(jìn)行爐底吹掃，同時開啟排煙裝置，排除保護(hù)氣氛電渣重熔爐內(nèi)的空氣，時間10min；

關(guān)閉排煙閥門，向結(jié)晶器及保護(hù)罩內(nèi)通入氮?dú)?，流量?0NL/min，保持保護(hù)罩內(nèi)壓力高于大氣壓0.05MPa；

開啟供水系統(tǒng)向結(jié)晶器的冷卻水夾套內(nèi)供水，閉合交流電源，采用固態(tài)起弧方法進(jìn)行起弧造渣，化渣電壓24V，化渣電流500A，化渣時間25min，化渣過程中以0.5kg/min的速度均勻加入渣料；

化渣完成后，調(diào)整電壓至35V、電流至1800A，開始熔煉，熔速控制方程為v＝0.6×D kg/h，式中，D為加壓電渣重熔爐結(jié)晶器尺寸，單位為mm；電渣重熔過程中以0.4kg/噸鋼的比例加入硅鈣合金粉末作為脫氧劑；

采用每次降低電流500A的方式進(jìn)行補(bǔ)縮，確保補(bǔ)縮填充充分，保證補(bǔ)縮端面平整；

補(bǔ)縮結(jié)束后，抬升假電極，冶煉結(jié)束；關(guān)閉交流電源，待鋼錠冷卻后，關(guān)閉結(jié)晶器冷卻水，脫出電渣錠，獲得高氮鋼，其外觀如圖1所示，圖中標(biāo)記部分為各點(diǎn)氮含量，由圖可見高氮鋼縮孔較小，無疏松、氣孔等缺陷，氮元素在高氮鋼中分布均勻。

實(shí)施例2

方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于：

(1)高氮鋼目標(biāo)成分按質(zhì)量百分比為：C 0.1％，Mn 5％，Cr 12％，Si 1％，Mo 3％，N 0.3％，Ni 1％，V 0.5％，余量為Fe；

準(zhǔn)備冶煉原料；將工業(yè)純鐵和含鉻成分置于加壓感應(yīng)爐的坩堝內(nèi)，放入含鉬成分和金屬鎳；將石墨和工業(yè)硅置于加料倉內(nèi)，放入含釩成分、含錳成分以及鎳鎂合金；所述的含鉻成分為鉻鐵合金，所述的含鉬成分為鉬鐵合金，所述的含錳成分為電解錳，所述的含釩成分為釩鐵合金；

(2)待加壓感應(yīng)爐坩堝中冶煉原料全部熔化之后，向爐內(nèi)通入氬氣至30kPa，從加料倉向坩堝中加入全部石墨總質(zhì)量的60％；加入含錳成分和剩余的石墨后，加入鎳鎂合金進(jìn)行深脫氧；

(3)將深度脫氧后的物料在1560℃溫度下保溫8min；

(4)向加壓感應(yīng)爐內(nèi)充入氮?dú)庵翂毫闈茶T壓力p₂，然后進(jìn)行澆鑄，澆鑄溫度為1560℃；澆鑄結(jié)束后，冷卻40min；

(5)將預(yù)熔渣在500℃條件下烘烤6小時；在自耗電極下面的底水箱上放置引弧環(huán)、0.30±0.05kg引弧屑和占總質(zhì)量9％的預(yù)熔渣；

(6)閉合保護(hù)罩，通入壓強(qiáng)為0.2±0.05MPa流量為18NL/min氮?dú)膺M(jìn)行爐底吹掃，同時開啟排煙裝置，排除保護(hù)氣氛電渣重熔爐內(nèi)的空氣，時間8min；

(7)關(guān)閉排煙閥門，向結(jié)晶器及保護(hù)罩內(nèi)通入氮?dú)?，流量?2NL/min，保持保護(hù)罩內(nèi)壓力高于大氣壓0.08MPa；

(8)化渣電壓28V，化渣電流1000A，化渣時間22min，化渣過程中以1kg/min的速度均勻加入渣料；

(9)化渣完成后，調(diào)整電壓至36V、電流至2000A，開始熔煉，熔速控制方程為v＝0.65×D kg/h；電渣重熔過程中以0.5kg/噸鋼的比例加入硅鈣合金粉末作為脫氧劑；

(10)采用每次降低電流800A的方式進(jìn)行補(bǔ)縮，確保補(bǔ)縮填充充分，保證補(bǔ)縮端面平整。

實(shí)施例3

方法同實(shí)施例1，不同點(diǎn)在于：

(1)高氮鋼目標(biāo)成分按質(zhì)量百分比為：C 0.6％，Cr 18％，Si 0.1％，N 0.35％，Ni 2％，Mn 0.5％，V 1％，余量為Fe；

準(zhǔn)備冶煉原料；將工業(yè)純鐵和含鉻成分置于加壓感應(yīng)爐的坩堝內(nèi)，放入金屬鎳；將石墨、工業(yè)硅和含錳成分置于加料倉內(nèi)，放入含釩成分以及鎳鎂合金；所述的含鉻成分為金屬鉻，所述的含錳成分為金屬錳，所述的含釩成分為金屬釩；

(2)待加壓感應(yīng)爐坩堝中冶煉原料全部熔化之后，向爐內(nèi)通入氬氣至50kPa，從加料倉向坩堝中加入全部石墨總質(zhì)量的80％；加入含錳成分和剩余的石墨后，加入鎳鎂合金進(jìn)行深脫氧；

(3)將深度脫氧后的物料在1530℃溫度下保溫10min；

(4)向加壓感應(yīng)爐內(nèi)充入氮?dú)庵翂毫闈茶T壓力p₂，然后進(jìn)行澆鑄，澆鑄溫度為1530℃；澆鑄結(jié)束后，冷卻35min；

(5)將預(yù)熔渣在300℃條件下烘烤9小時；在自耗電極下面的底水箱上放置引弧環(huán)、0.30±0.05kg引弧屑和占總質(zhì)量10％的預(yù)熔渣；

(6)閉合保護(hù)罩，通入壓強(qiáng)為0.2±0.05MPa流量為15NL/min氮?dú)膺M(jìn)行爐底吹掃，同時開啟排煙裝置，排除保護(hù)氣氛電渣重熔爐內(nèi)的空氣，時間5min；

(7)關(guān)閉排煙閥門，向結(jié)晶器及保護(hù)罩內(nèi)通入氮?dú)?，流量?5NL/min，保持保護(hù)罩內(nèi)壓力高于大氣壓0.1MPa；

(8)化渣電壓32V，化渣電流2200A，化渣時間20min，化渣過程中以1.5kg/min的速度均勻加入渣料；

(9)化渣完成后，調(diào)整電壓至38V、電流至2600A，開始熔煉，熔速控制方程為v＝0.7×D kg/h；電渣重熔過程中以0.7kg/噸鋼的比例加入硅鈣合金粉末作為脫氧劑；

(10)采用每次降低電流1000A的方式進(jìn)行補(bǔ)縮，確保補(bǔ)縮填充充分，保證補(bǔ)縮端面平整。

實(shí)施例4

根據(jù)高氮鋼的目標(biāo)氮含量，利用公式①確定鑄錠的氮含量；所述的高氮鋼為高氮奧氏體不銹鋼，其成分按質(zhì)量百分比為：C 0.04％，Mn 12％，Cr 21％，Si 0.5％，Mo 2.2％，N 0.8％，Ni 3％，余量為Fe；利用公式④確定全部冶煉原料中氮的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；

結(jié)合目標(biāo)鋼種的成分、冶煉原料成分和所要冶煉鋼錠重量，計算所需各種原料的重量，配制冶煉原料；

通過公式⑤計算出加壓感應(yīng)熔煉過程的冶煉壓力p₁；

通過公式⑥計算澆鑄壓力p₂；

準(zhǔn)備冶煉原料，將工業(yè)純鐵和含鉻成分置于加壓感應(yīng)爐的坩堝內(nèi)，放入含鉬成分以及金屬鎳；將石墨、工業(yè)硅、含錳成分、氮化鉻、電解鋁和硅鈣合金置于加料倉內(nèi)，放入鎳鎂合金；所述的含鉻成分為金屬鉻，所述的含鉬成分為金屬鉬，所述的含錳成分為金屬錳；

對加壓感應(yīng)爐抽真空至10Pa以下，通電升溫，熔化坩堝內(nèi)的冶煉原料；

待加壓感應(yīng)爐坩堝中冶煉原料全部熔化之后，向爐內(nèi)通入氮?dú)庵烈睙拤毫₁，從加料倉向坩堝中依次加入工業(yè)硅、含錳成分、氮化鉻和石墨進(jìn)行合金化，同時添加電解鋁和硅鈣合金進(jìn)行脫氧和夾雜物變質(zhì)處理，并加入鎳鎂合金進(jìn)行深脫氧；

將深度脫氧后的物料在1530℃溫度下保溫10min，使鋼液中合金元素分布均勻；

向加壓感應(yīng)爐內(nèi)充入氮?dú)庵翂毫闈茶T壓力p₂，然后進(jìn)行澆鑄，澆鑄溫度為1530℃；澆鑄結(jié)束后，冷卻30min，之后澆鑄壓力減壓至常壓，脫出鋼錠；

采用保護(hù)氣氛電渣重熔爐，將鋼錠按照保護(hù)氣氛電渣重熔爐所要求的充填比鍛造成自耗電極，焊接到假電極上，將假電極裝卡在電極夾持器上；

將預(yù)熔渣在300℃條件下烘烤9小時；在自耗電極下面的底水箱上放置引弧環(huán)、0.30±0.05kg引弧屑和占總質(zhì)量8％的預(yù)熔渣，使自耗電極和下面的底水箱及引弧屑緊密接觸，保證通電后有電流通過；

閉合保護(hù)罩，通入壓強(qiáng)為0.2±0.05MPa流量為20NL/min氮?dú)膺M(jìn)行爐底吹掃，同時開啟排煙裝置，排除保護(hù)氣氛電渣重熔爐內(nèi)的空氣，時間5min；

關(guān)閉排煙閥門，向結(jié)晶器及保護(hù)罩內(nèi)通入氮?dú)?，流量?5NL/min，保持保護(hù)罩內(nèi)壓力高于大氣壓0.1MPa；

開啟供水系統(tǒng)向結(jié)晶器的冷卻水夾套內(nèi)供水，閉合交流電源，采用固態(tài)起弧方法進(jìn)行起弧造渣，化渣電壓24V，電流500A，時間25min，化渣過程中以0.5kg/min的速度均勻加入渣料；

化渣完成后，調(diào)整電壓至35V、電流至1800A，開始熔煉，熔速控制方程為v＝0.6×D kg/h，式中，D為加壓電渣重熔爐結(jié)晶器內(nèi)徑，單位為mm；電渣重熔過程中以0.4kg/噸鋼的比例加入金屬鋁顆粒作為脫氧劑；

采用每次降低電流500A的方式進(jìn)行補(bǔ)縮，確保補(bǔ)縮填充充分，保證補(bǔ)縮端面平整；

補(bǔ)縮結(jié)束后，抬升電極，冶煉結(jié)束；關(guān)閉交流電源，待鋼錠冷卻后，關(guān)閉結(jié)晶器冷卻水，脫出電渣錠，獲得高氮鋼。

實(shí)施例5

方法同實(shí)施例4，不同點(diǎn)在于：

(1)高氮鋼的成分按質(zhì)量百分比為：C 0.1％，Mn 12％，Cr 22％，Si 0.1％，Mo 4.5％，N 0.8％，Ni 8％，余量為Fe；

準(zhǔn)備冶煉原料，將工業(yè)純鐵和含鉻成分置于加壓感應(yīng)爐的坩堝內(nèi)，放入含鉬成分以及金屬鎳；將石墨、工業(yè)硅、含錳成分、氮化鉻、電解鋁和硅鈣合金置于加料倉內(nèi)，放入鎳鎂合金；所述的含鉻成分為鉻鐵合金，所述的含鉬成分為鉬鐵合金，所述的含錳成分為電解錳；

(2)將深度脫氧后的物料在1560℃溫度下保溫8min；

(3)澆鑄溫度為1560℃；澆鑄結(jié)束后，冷卻35min；

(4)將預(yù)熔渣在500℃條件下烘烤7小時；在自耗電極下面的底水箱上放置引弧環(huán)、0.30±0.05kg引弧屑和占總質(zhì)量9％的預(yù)熔渣；

(5)閉合保護(hù)罩，通入壓強(qiáng)為0.2±0.05MPa流量為18NL/min氮?dú)膺M(jìn)行爐底吹掃，同時開啟排煙裝置，排除保護(hù)氣氛電渣重熔爐內(nèi)的空氣，時間8min；

(6)關(guān)閉排煙閥門，向結(jié)晶器及保護(hù)罩內(nèi)通入氮?dú)?，流量?2NL/min，保持保護(hù)罩內(nèi)壓力高于大氣壓0.08MPa；

(7)化渣電壓28V，電流1000A，時間22min，化渣過程中以1kg/min的速度均勻加入渣料；

(8)化渣完成后，調(diào)整電壓至36V、電流至2200A，開始熔煉，熔速控制方程為v＝0.65×D kg/h；電渣重熔過程中以0.5kg/噸鋼的比例加入硅鈣合金粉末作為脫氧劑；

(9)采用每次降低電流800A的方式進(jìn)行補(bǔ)縮，確保補(bǔ)縮填充充分，保證補(bǔ)縮端面平整。

實(shí)施例6

方法同實(shí)施例4，不同點(diǎn)在于：

(1)高氮鋼的成分按質(zhì)量百分比為：C 0.02％，Mn 25％，Cr 15％，Si 1％，Ni 0.1％，N 0.85％，余量為Fe；

準(zhǔn)備冶煉原料，將工業(yè)純鐵和含鉻成分置于加壓感應(yīng)爐的坩堝內(nèi)；將石墨、工業(yè)硅、含錳成分、氮化鉻、電解鋁和硅鈣合金和鎳鎂合金置于加料倉內(nèi)；所述的含鉻成分為金屬鉻，所述的含錳成分為電解錳；

(2)將深度脫氧后的物料在1590℃溫度下保溫5min；

(3)澆鑄溫度為1590℃；澆鑄結(jié)束后，冷卻40min；

(4)將預(yù)熔渣在800℃條件下烘烤5小時；在自耗電極下面的底水箱上放置引弧環(huán)、0.30±0.05kg引弧屑和占總質(zhì)量10％的預(yù)熔渣；

(5)閉合保護(hù)罩，通入壓強(qiáng)為0.2±0.05MPa流量為15NL/min氮?dú)膺M(jìn)行爐底吹掃，同時開啟排煙裝置，排除保護(hù)氣氛電渣重熔爐內(nèi)的空氣，時間10min；

(6)關(guān)閉排煙閥門，向結(jié)晶器及保護(hù)罩內(nèi)通入氮?dú)猓髁繛?0～15L/min，保持保護(hù)罩內(nèi)壓力高于大氣壓0.05MPa；

(7)化渣電壓32V，電流2200A，時間205min，化渣過程中以1.5kg/min的速度均勻加入渣料；

(8)化渣完成后，調(diào)整電壓至38V、電流至2600A，開始熔煉，熔速控制方程為v＝0.7×D kg/h電渣重熔過程中以0.7kg/噸鋼的比例加入硅鈣合金粉末作為脫氧劑；

(9)采用每次降低電流1000A的方式進(jìn)行補(bǔ)縮，確保補(bǔ)縮填充充分，保證補(bǔ)縮端面平整。