当高氮不锈钢管中的氮含量超过0.4%后,氮的有益作用可以迅速凸显。但向钢中增氮,在冶炼方面有诸多困难,最主要有两方面,一是常压下钢▽中氮的溶解度低,冶炼和凝固过程加入的氮元素从钢中很快逸出,另一个是氮元素向钢中溶解速率慢,冶炼时间长。

目前,向钢中增加氮的方法主要分为两类,固态增氮法和液态(熔炼)增氮法。固态渗氮的方法主要有粉末冶金法和热金属表面々渗氮法。液态增氮冶炼高「氮钢的方式也分钢液气相增氮法和加氮化合金法。

1)冶炼←过程中加氮化合金,提供高氮不锈钢管所需氮元素。这种增氮方式简单,操作方便,但存在的问题是合金化时氮的收得率较低,钢中氮含量不易控制,熔炼过程中易☆在高氮区形成氮气泡;氮化铬铁、氮化锰铁一般杂质含量较高,污染钢液;氮化合金价格昂贵,高氮的氮化铬、氮化锰需要多步冶金处理⌒。

2)气相渗氮成本低,氮气是最廉价的合金化原料。利用资源丰富的氮气作原料,通过向钢液增氮进行氮的合金化,可大幅度降低含氮钢的生产成本,是目前高氮不锈钢管冶炼重点研究开发的技术之一。

为了达到较高的含氮量,冶炼需采用高压氮气氛,但单从钢液表面向钢中渗氮,反应速度慢,冶炼时间长。即使在中频感应炉内冶√炼,钢液有对流运动,仅从表面渗氮,扩散速度也不是很快。

而从设备底部向钢液中吹入氮气增氮,可以使钢液快速增氮。弥散的氮气泡会大大改善气体氮合金化的动力学条件。气泡可以增加气-液接触面积,缩短原子扩散距离;可以有效促进︾钢液中氮含量接近平衡,其带来的搅拌效应可使钢液的温度和合金元々素均匀化。

加压钢包中电渣加热、底吹氮气合金化的生产高氮不锈钢管是一种待■开发的方法。通过调节液体金属和渣池的压力来控制熔体中的氮,钢液在钢包中完成氮合金化后,进入高压铸锭装置中凝固。其优点是吹氮提供了一种廉价的合金化方法,起到自动搅拌的作用,使温度和成分均匀分布;易通过控制处理装置内的压力实现氮的控制;可采用铸锭、熔模铸造和离心铸造等普通的铸造方法,甚至可近终形铸◥造。