2021年钢中氮含量的控制
关于钢铁企业低碳绿色高质量发展初探
收稿日期：2021-02-06第一作者简介：原志勇（1969—），男，毕于山西财经大学环境规划与管理专业，本科，环境工程高级工程师，从事钢铁企业环保技术改造和环保管理工作。
DOI:10.16525/ki.14-1362/n.2021.04.01总第202期2021年第4期Total of202 No.4，2021理论研究现代工业经济和信息化Modern Industrial Economy and Informationization关于钢铁企业低碳绿色高质量发展初探原志勇，江波，牛虎钢（首钢长治钢铁有限公司环保处，山西长治046031）摘要：结合当前绿色低碳技术和高质量发展要求，从有序推进钢铁企业绿色高质量发展管理、钢铁工序系统优化、低碳发展和过程管控四个方面进行了分析，研究了推进钢铁企业绿色高质量发展的主要内容。
关键词：绿色；低碳；高质量；优化；过程管控中图分类号：F42文献标识码：A文章编号：2095-0748（2021）04-0001-02引言绿色发展作为国家新发展理念，已成为全党全国人民的共同纲领和行动指南，“十三五”期间，我国生态环境质量总体改善，污染防治攻坚战阶段性目标任务圆满完成。
2021年中央经济工作会议提出“十四五”期间要“深入打好污染防治攻坚战”，生态环境部部长黄润秋表示，2021年生态环境部将以降碳为总抓手，调整优化环境治理模式，加快推动从末端治理向源头治理转变，从根本上解决环境污染问题。
作为国家重点大气污染治理行业，钢铁企业如何适应国家对发展的新要求，本文结合钢铁企业生产技术及环保治理情况，对钢铁企业绿色高质量发展作些以下探讨。
1绿色低碳高质量指明了钢铁企业的发展道路根据2019年工业和信息化部《钢铁企业绿色工厂评价导则》，钢铁企业绿色发展包括“厂房集约化、原料无害化、生产洁净化、废物资源化、能源低碳化”，它从企业布局、生产规划等方面系统阐述了钢铁企业能源和资源高效利用、废物低排放或零排放的总要求。
AISI3130抽油杆用钢的炼钢工艺控制
AISI3130抽油杆用钢的炼钢工艺控制王建新(新疆八一钢铁股份有限公司制造管理部)摘要：AISI3130是美国标准牌号的抽油杆用钢，根据产品技术协议要求，设计了钢种的化学成分和生产工艺，通过多次试验，产品表面质量和内在质量全部满足国家标准，各项性能指标满足用户要求。
关键词：AISI3130抽油杆钢；炼钢；工艺优化；产品性能中图分类号:TF701.3文献标识码:A文章编号：1672-4224(2021)01-0016-04Steel-making Process Control of AISI3130Steel for Sucker RodWANG Jian-xin(Manufacturing Management Department,Xinjiang Bayi Iron&Steel Co.,Ltd.) Abstract:AISI3130is an American standard steel for sucker rods.According to the requirements of the product technical agreement，the chemical composition and production process of the steel are designed.Through many tests，the surface quality and internal quality of the product all meet the national standards,and the performance indexes meet the user s requirements.Key words：AISI3130sucker rod steel；steelmaking；process optimization；product performance油田米油系统的抽油杆是油田米油时用于连接地面抽油机和井下抽油泵的重要部件，也是石油开采过程中重要的消耗性材料。
40CrB冶炼过程中氮含量的控制
表 １ 化学成分
— — — — — — — — — — — — 一
％
的氮含量。七 个阶段分别为 ：电炉全熔 、电炉终
点 、Ｌ Ｆ精炼前 、Ｖ Ｄ真 空处 理前 、Ｖ Ｄ真 空处理 后 、 连 铸 中间包 、连 铸坯 。
４ Ⅻ Ｕ ８ Ｕ ３ｎｌ 【 Ｘ ３一 ４ ７ ｎ揶 Ｕ６一 ； Ｕ ５ １】 ≤ ５ ｎ｛ ９一． Ｕ Ｏ ｕ皿５ 为工艺改进前 ５炉 ４ ＣＢ钢各 阶段氮 ０ｒ 含量的平均值与改进后新冶炼的 ５炉 ４ ＣＢ钢氮含 ０ｒ 量 平均 值 。
３ ）针对冶炼过程 的不同阶段 ，采取有效的措 施可以有效将钢中的氮含量控制在 ５ １ Ｉ以下。 ０× ０ ６
参 考 文献
［ ］祝真 祥 ．转 炉冶 炼钢 中氮含 量 的控 制 ［ ］．本钢技 １ Ｊ
图 １ 冶炼不 同时期氮含量 的变化
２ １ 电炉 冶炼 过程 氮含量 变化 ．
终点 钢液 中 的氮含量 略低 于全 熔钢 液 中的氮 含 量 ，电炉 氮含 量低 于 ４ ０×１ ～。这 是 由于莱 钢 ５ ０ ０ｔ
电炉铁水 兑入量 比例 不低 于 ３ ％ ，形成 熔池 早 ， ５
氮严重 ；钢包在电炉 与 Ｌ 之 间停留时间越长 ，氩 Ｆ 气流量越大 ，吸氮越严重。钢包内加入的大量增碳
剂 ，也 会使 钢液 大量 增氮 。
保精炼炉埋弧操作 ，降低钢液吸氮量 ；精炼过程避
免大氩气流量搅 拌钢液 ；加入钛 固氮；通过优化 Ｌ 精炼炉的操作 ，降低入 Ｖ Ｆ Ｄ炉 时钢液 中的氧硫 含量 ；Ｖ Ｄ真 空处理 过 程 ，熔 渣 量越 少 越 有 利 于 钢 液中氮的脱除；在保证钢渣不溢出的情况下 ，增加
钢中的气体元素
•■测试与分析〜钢中的气体元素宋红艳(中车株洲电力机车有限公司，湖南株洲412001)摘要：介绍了钢中氮、氢、氧等气体的来源、存在形式和对钢材性能特别是力学性能的影响。
举例说明了氮、氢和氧元素在碳结构钢和不锈钢中的应用。
关键词：气体元素；钢；应用中图分类号:T G 115.3+3文献标志码文章编号：1008-1690(2021)01-0058-03Gaseous Elements in SteelsSONG Hongyan(Zliuzhou C R R C Power Loco Co ., Ltd ., Zhuzhou 412001, Hunan China )Abstract ： Source , existence form of gaseous elements such as nitrogen , hydrogen and oxygen i n s teels and their e ffect on performances of s t e e l product , especially mechanical properties , were introduced . The applications of nitrogen，hydrogen and oxygen i n carbon structural steel and stainless s t e e l were explained with examples .Key words ： gaseous element ； steel ； application1钢铁中气体的存在形式钢中气体仅包括氮、氢、氧三种，在钢铁中并非呈气体状态存在，主要是形成化合物或固溶于钢铁 组织中，仅少量以游离形式存在钢铁的缺陷中。
钢铁中的氮主要源于空气，在冶炼和浇注过程 中，空气与金属熔池或炉渣接触时，溶解于到钢液，与金属形成氮化物，也有以氮化锰和氮化铬等铁合 金作原材料加人的钢中氮主要形成氮化物，如 Fe 4N 、Fe 2N 、CriV 、V N 、TiN 、A l N 、Si 3N 4 等，还有部分 形成固溶体，只有极微量的氮以分子形式吸附于金 属表面或存在于金属空隙中，而且在钢中的溶解度 随着某些合金元素浓度的增加而增加，例如含铬合 金的含氮量较高。
不锈钢冶炼及凝固过程氮的控制
不锈钢冶炼及凝固过程氮的控制
锈离子能够比较容易侵蚀不锈钢，因此必须保持不锈钢凝固过程中的氮含量较低。
一般来说，不锈钢的氮含量要求在0.012 %以下。
有几种途径可以控制不锈钢的凝固过程中的氮含量。
1.在不锈钢凝固过程中，应尽可能将气体的氮含量降低，比如在电解湿度减少之前，应能用燃料气体来进行替代，减少气体吸收的氧，增加氮的含量。
2.控制钢水中的氮含量。
生产厂家一般会添加剂，防止不锈钢凝固过程中的氮含量过高，保护不锈钢的性能。
3.增加氮回收率。
即在冶炼过程中，要尽量将金属凝固态回收到炉内，减少不锈钢残留在熔渣中的含氮量；若金属形态失去可控性，可以考虑采用液体分级器或冷轧机，将金属恢复至可控形态。
4.红电解水添加剂的选择也有助于控制炉温，从而减少冶炼过程中的不锈钢释放的氮含量；
以上就是不锈钢冶炼及凝固过程氮的控制相关内容介绍，希望能够对大家有所帮助。
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炼钢过程中钢水氮含量控制
内，造成氮气分压水平的提高。这一背景下，受炉内温度较高以
及增氮速度显著高于脱氮速度等因素的影响，造成这一时期所
表现出的氮溶解度达到最高水平。并且，由于钢水吸氧与氮在钢
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
内溶解度存在正相关关系，与钢水中碳含量存在负相关关系，因
此，冶炼后期受拉碳环节后深吹钢水空气吸氧因素的影响，造成
钢液增氮明显。将氮溶解反应平衡常数定义为 KN，将钢液中氮 质量分数定义为 N，将气泡中一氧化碳分压定义为 PCO，将脱氮 速率定义为 VN2，将脱碳速率定义为 VC，则可以按照如下式（1） 所示方式，对脱碳速率与碳排除速率的对应关系进行描述 ：
0.0*10-6 ～ 4.0*10-6
脱氧方式 不脱氧
11.0*10-6
3.0*10-6 ～ 22.0*10-6
12.0*10-6
5.0*10-6 ～ 22.0*10-6
铝铁脱氧
表 2 工艺优化前、后出钢环节增氮量示意表
平均值 11.3*10-6
应用前 区间
用。钢液中 N 原子可进入气泡内并生成一定比例的 N2 分子，并 伴随一氧化碳气泡自钢业内外排。在冶炼中期阶段中，碳氧反应
进一步加剧，一氧化碳生成量明显提高，大量带出钢内氮元素，
这一时期 VN2 始终维持在较高水平。 进入冶炼末期后，碳氧反应相对放缓，这一时期 Vc 水平有
所下降，空气受炉外分压高于炉内分压因素的影响大量进入炉
游明君，谢希刚，谢建府，谢 晴，陈志鹏
（华菱涟钢 210 转炉厂生产科，湖南 娄底 417000）
摘 要 ：本文围绕炼钢过程中钢水氮含量的控制问题展开分析与探究，首先通过分析认为导致典型钢种冶炼期间氮含量超标的
主要原因包括转炉终点钢水中氮含量偏高、出钢环节增氮严重以及精炼结束 ~ 中间包环节增氮严重这几个方面。在此基础之上，
钢铁工业污染物排放标准
钢铁工业污染物排放标准(DB37/990－2021)公布时刻：[2009-12-27] 扫瞄：1877--------------------------------------------------------------------------------前言本标准附录A为标准性附录，附录B为资料性附录。
本标准起草单位：济南市环境保卫设计研究院。
本标准参与起草单位：山东省冶金工业总公司、济南钢铁集团总公司、莱芜钢铁集团、青岛钢铁控股集团有限责任公司。
本标准要紧起草人：王新国、马召坤、迟智香、张建国、邓丽丽。
钢铁工业污染物排放标准1 范围本标准了山东省钢铁工业大气污染物和水污染物排放浓度限值和吨产品最高准许排放量，以及采样、监测和环境保卫治理的相关。
本标准适用于山东省钢铁工业的烧结、炼铁、炼钢、轧钢、铁合金和钢铁联合企业的污染物排放操纵，也适用于钢铁工业建设工程环境碍事评价，建设工程环境保卫设施设计、竣工验收及其投产后污染物的排放治理。
2 标准性引用文件以下文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
但凡注日期的引用文件，其随后所有的修改单〔不包括勘误的内容〕或修订版均不适用于本标准，然而，鼓舞依据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
但凡不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB3095-1996 环境空气质量标准GB3097-1997 海水水质标准GB3838-2002 地表水环境质量标准GB9078-1996 工业炉窑大气污染物排放标准GB13271-2001 锅炉大气污染物排放标准GB16171-1996 炼焦炉大气污染物排放标准GB16297-1996 大气污染物综合排放标准GB15562.1-1995 环境保卫图形标志排放口〔源〕GB/T4918 工业废水总硝基化合物的测定分光光度法GB/T4919工业废水总硝基化合物的测定气相色谱法GB/T6920 水质pH值的测定玻璃电极法GB/T7466 水质总铬的测定高锰酸钾氧化-二苯碳酰二肼分光光度法GB/T7467 水质六价铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法GB/T7468 水质总汞的测定冷原子汲取分光光度法GB/T7475 水质铜、锌、铅、镉的测定原子汲取分光光度法GB/T7478 水质铵的测定蒸馏和滴定法GB/T7479 水质铵的测定纳氏试剂比色法GB/T7481 水质铵的测定水杨酸分光光度法GB/T7483 水质氟化物的测定氟试剂分光光度法GB/T7484 水质氟化物的测定离子选择电极法GB/T7485 水质总砷的测定二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法GB/T7486 水质氰化物的测定吡啶-巴比妥酸光度法GB/T7487 水质氰化物的测定异烟酸-吡唑啉酮光度法GB/T7490 水质挥发酚的测定蒸馏后4-氨基安替比林分光光度法GB/T7494 水质阴离子外表活性剂的测定亚甲蓝分光光度法GB/T11889 水质苯胺类的测定N-(1-萘基)乙二胺偶氮分光光度法GB/T11890 水质苯系物的测定气相色谱法GB/T11893 水质总磷的测定钼酸铵分光光度法GB/T11901 水质悬浮物的测定重量法GB/T11903 水质色度测定稀释倍数法GB/T11906 水质总锰的测定高碘酸钾分光光度法GB/T11911 水质总锰的测定火焰原子汲取分光光度法GB/T11912 水质总镍的测定火焰原子汲取分光光度法GB/T11914 水质化学需氧量的测定重铬酸盐法GB/T16157 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法GB/T16488 水质石油类和动植物油的测定红外光度法GB/T16489 水质硫化物的测定亚甲基蓝分光光度HJ/T42 固定污染源排气中氮氧化物的测定紫外分光光度法HJ/T43 固定污染源排气中氮氧化物的测定盐酸萘乙二胺分光光度法HJ/T44 固定污染源排气中一氧化碳的测定非色散红外汲取法HJ/T55 大气污染物无组织排放监测技术导那么HJ/T56 固定污染源排气中二氧化硫的测定碘量法HJ/T57 固定污染源排气中二氧化硫的测定定电位电解法HJ/T67 大气固定污染源氟化物的测定离子选择电极法HJ/T76 固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法HJ/T77 多氯代二苯并二恶英和多氯代二苯并呋喃的测定同位素稀释高分辨率毛细管气相色谱/高分辨质谱法HJ/T92 水污染物排放总量监测技术标准CJ3082-1999 污水排进都市下水道水质标准DB37/599-2006 山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准DB37/656-2006 山东省小清河流域水污染物综合排放标准DB37/664-2007 火电厂大气污染物排放标准DB37/675-2007 山东省海河流域水污染物综合排放标准DB37/676-2007 山东省半岛流域水污染物综合排放标准3 术语及定义以下术语及定义适用于本标准。
ARL8820直读光谱仪在线分析钢中氮探讨
2021年第2期ARL8820直读光谱仪在线分析钢中氮探讨ARL8820直读光谱仪在线分析钢中氮探讨廖玲莉徐仙莲郭武卫(首钢水钢制造管理部贵州六盘水553()28)摘要：本文通过ARL8820直读光谱仪在钢轧质量管理站生产应用中存在的氮分析结果偏低，分析结果波动较明显的问题，从分析条件、样品质量、工作曲线绘制、设备维护等方面进行探讨并采取相应措施，取得了满意的效果，达到了钢中氮在线分析目的遥关键词:直读光谱仪；氮；分析样品曰干扰元素Discussion on Online Determination of Nitrogen in Steel by ARL8820Direct Reading SpectrometerLiao Lingli Xu Xianlian Guo Wuwei(Manufacture Management Department,Shougang Shuicheng Iron&Steel(Group)Co.,Ltd,.Liupanshui553028,Guizhou,China)Abstract:In view of problems such as too much minus deviation and obvious fluctuation of nitrogencontent in steel determined by ARL8820direct reading spectrometer used in production in QualityManagement Station of Steelmaking and Steel Rolling,the aspects such as the determination conditions,sample quality,working curve drawing,equipment maintenance,etc.are discussed and corresponding measures are taken so that satisfactory results are obtained and the purpose of online determination of nitrogen in steel is achieved.Keywords:direct reading spectrometer;nitrogen;sample to determine;interference element1前言测定钢中氮含量的方法目前有氮氧分析仪分析钢中的氮和直读光谱仪分析钢中氮。
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钢中氮含量的控制
欧阳光明（2021.03.07）
随着炼钢技术的不断进步和发展，国内外钢厂对钢的氮含量控制要求也越来越严格，除耐热及不锈钢外，在绝大多数钢中，氮被视为一种有害元素。
虽然钢中残留氮很少，但对钢的力学性能却有显著的影响。
众所周知，一般情况下氮的危害主要表现在:Fe4N的析出导致钢的时效性和蓝脆，降低钢的韧性和塑性；与钢中钛、铝等元素形成带棱角而性脆的夹杂物，不利于钢的冷热变形加工；当钢中残留氮较高，会导致钢宏观组织疏松甚至形成气泡；钢中氮还会降低钢的焊接性能、电导率、导磁率等；钢中氮含量偏高也会使铸坯开裂。
因此，必须采取有效措施降低钢中氮含量，特别是高级别钢种的氮控制尤显重要。
1.转炉冶炼对氮含量的影响
从动力学条件看，炉渣的性质与钢液反应界面是吸氮的限制环节。
从热力学计算看，空气中氮的分压高及钢液中氮的溶解度高决定了钢水有很好的吸氮条件。
转炉吹炼时炉内的氮主要是由铁水带入，约占总入炉氮76%，在转炉冶炼中，由于熔池发生激烈的C-O 反应，产生大量的CO气体，能够带走部分钢中溶解的氮。
吹炼前期由于采用纯氧吹炼氮分压气较低开吹后金属中下降。
吹炼中期随着脱碳速度增加金属中下降熔池含碳时脱碳速度达
到高峰熔池内金属激烈沸腾金属中降至较低值。
吹炼末期渣中氧化铁含量增加炉渣起泡空气不再被吸人转炉工作空间由于钢中氧含量增高，氮的熔解度下降，氮含量进一步降低，拉碳时氮分别为和说明转炉内氮在钢中的溶解度很小。
2.LF精炼对氮含量的影响
钢包钢水进入LF工位进行全程底吹氩气搅拌，加入石灰和萤石并喂Al线强化脱氧，合金成分微调、喂Si-Ca线对钢液进行钙处理等工艺过程。
在LF炉精炼前期，钢液中氮含量较低，无论大气中氮的分压多高，大气中的氮都不能穿过渣层而进入钢液，但是转炉出钢后，加入脱氧剂脱氧，钢中w(O)迅速下降，使钢液吸氮趋势明显增大。
随着加入的增碳剂和铁合金不断熔入钢液中，钢液中的w(N)仍在不断上升。
氧化性钢液不增氮，而脱氧钢液则明显吸氮。
在精炼前期，加入大量渣料，由于加入的渣料没有化开形成较大的间隙，形成钢液吸氮的通道，化渣过程氩气量较大，致使脱氧良好的钢液不断与空气接触，加快了吸氮的速度；另外在电极加热时，电弧最高温度可以达到6000℃。
电弧作用到钢液上时，这部分钢液较其它部位的钢液温度高，超过2300℃。
而当钢液温度超过2130℃时，发生如下反应：
N2＝2N(g)（1）
N(g)＋Q＝[N]（2）
在渣界面存在大量被电离的[N]，随着氧、硫在钢中的浓度急剧下降，吸氮趋势加强。
被电离的[N]在裸露区域被钢液吸入，钢液
中氮含量增加。
渣料完全融化后，渣子覆盖在钢水表面；氩气压力降低，避免吹开渣层，这样隔绝了氮气跟钢水的接触，避免了[N]的吸入。
精炼结束后，进行成分的微调和Ca处理过程中，会造成一定的增氮量，，喂线Ca-Si过程增氮，主要是由于Ca气化形成Ca气泡将钢液面吹开，造成裸露的钢液从空气中吸氮而产生的;Ca-Si线本身的增氮。
如果渣层较厚线穿过渣层进人钢液而不把钢液面吹开，就有可能避免裸露钢液吸氮，这就是部分炉次喂线过程钢液没有增氮的原因。
另外，LF炉渣碱度的控制也不容忽视，有研究表明：LF炉渣碱度不宜大于1.9，否则渣的熔点升高，可能会有部分炉渣未完全熔化造成炉渣结构松散而存有空隙，使钢液吸氮的可能性增加。
3.连铸浇铸对氮含量的影响
连铸过程中为了防止钢包钢流和中间包钢流的二次氧化和吸氮，普遍采用保护浇注技术。
连铸机连铸过程钢包到中间包之间的钢水保护采用大包长水口加氩气密封和中间包加覆盖剂保护钢液。
中间包到结晶器的保护采用浸入式水口加连铸保护渣对钢液进行保护浇注，防止二次氧化和吸氮。
由于该保护措施使得钢液与空气完全隔离，钢液从中间包到结晶器二次氧化和吸氮现象很弱，基本上不增氮。
综上，连铸过程增氮主要发生在钢包到中间包之间的环节上，保护浇注系统的完善程度决定了，该阶段的保护工作是连铸段防止增氮的主要任务。
连铸开浇时第一包钢水进入中间包开始阶段属于敞开浇铸，钢水会吸氮。
连铸机长水口如密封不良，将会象一个抽气泵一样把空气从接缝处吸入。
为防止在接缝处吸入空气，可以在接缝处通入Ar 气，使长水口顶部形成正压区，基本可避免吸氮。
综合分析以上因素，采取相应的措施，即可避免氮造成的皮下气泡等钢的质量问题。