低碳铝镇静钢直上工艺影响钢液氮含量变化因素的分析

张浩

（新疆八一钢铁股份有限公司）

1 前言

氮在钢中是以氮化物的形式存在，氮含量高的钢材长时间放置将发生时效硬化，使钢变脆。其主要原因是，钢材中的氮化物析出，引起金属晶格扭曲而产生很大的内应力，从而恶化了钢的塑性和冲击韧性，使钢变脆；氮使低碳钢产生的脆性与磷元素的危害相似，但比磷严重；磷造成钢的冷脆性，不产生时效性硬化，若钢材中磷含量高时，氮的危害会进一步加剧。钢中氮含量大于80×10-6，在加热至250～450℃，其表面发蓝，钢的强度升高，冲击韧性降低，称为“蓝脆”。一些高级的钢种对氮含量有严格的要求，例如高级的热轧钢板要求氮含量低于0.004%；高强度管线钢要求氮含量低于0.003%；IF冷轧钢板要求氮含量低于0.0025%；低碳铝镇静钢在经冷轧和罩式退火工艺后，氮含量过高会提高钢板的强度，同时延伸性能明显降低。因此，必须严格控制钢中的氮含量。文章就低碳铝镇静钢直上工艺生产过程中影响钢液氮含量变化的因素进行分析，并提出降低转炉冶炼过程中氮含量的改进措施。

2 钢水增氮的理论基础

氮在钢中的溶解度与温度、氮气分压和合金元素的关系为[1]：

在炼钢温度下，钢液中的氮含量远未达到平衡值，如有条件还会吸入更多的氮，所以大气下炼钢，钢液增氮是自发的。

钢液中氮的溶解度可由氮气在钢液中的溶解反应确定。气相与钢液中氮的平衡反应式[2]：

式中aN为钢液中氮的活度；fN为钢液中氮的活度系数；PN2为发应地点处气相中氮气的分压，atm；……