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总第253期 2017年第1期
河北冶金 HEBEIMETALLURGY
Fe-C合金熔体中氮的溶解行为研究
张亚召，胡晓军，平东平，周国治
（北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京100083）
Total No.253 2017,Numberl
摘要：介绍了钢液中氮溶解行为的传统研究方法和新的氮同位素交换技术。基于后者重新设计了实验装置，推导出了Fe-C体系中氮的落解度计算公式。对该体系氮溶解过程中氮分压、温度、吹鼠速率和碳含量的影响进行了热力学和动力学的分析。研究结果认为，氮分压的增大、温度的升高、吹氮速率的提高以及碳含量的降低都能提高氮的落解速率，促进氮的溶解。
关键词：Fe-C合金；鼠溶解度；鼠同位素交换技术；鼠分压；温度；碳含量；吹氮速率
中图分类号：TG142.3
文献标识码：A
doi;10. 13630/j. cnki, 13 1172. 2017. 0104
文章编号：10065008(2017)01001505
STUDYONSOLVINGACTION
OFNITROGENINMELTINGFe-CALLOY Zhang Yazhao,Hu Xiaojun,Ping Dongping，Zhou Guozhi
( National Key Laboratory for New Technology in Iron and Steel Metallurgy, Beijing University of Science and Technology, Beijing, 100083)
Abstract; It is introduced the traditional method and new nitrogen isotope exchanging technique to research the nitrogen solving action in steel liquid. Based on the later, the experiment device is designed again, the calculation formula for nitrogen solubility in Fe C system is derived out. The influence of nitrogen partial pressure, temperature, nitrogen blowing speed and carbon content in nitrogen solving procedure in this system is analyzed in thermodynamics. It is considered that the nitrogen solving speed can be raised with increasing nitrogen partial pressure, raising temperature, nitrogen blowing faster and reducing carbon content. Key Words: Fe C alloy; nitrogen solubility; nitrogen isotope exchanging technique; nitrogen partial pressure; temperature; carbon content; nitrogen blowing speed
引言
为了较为精确且高效地控制钢中的氮含量，对
钢液和熔渣中氮的溶解动力学进行研究很有必要。目前，国内在这方面的研究多采取的是传统的间接法，且对氮的吸附和脱附机理尚存在分歧。传统的方法不能忽略液相和气相扩散的影响，而采用新的氮同位素交换技术，可以消除液相传质影响，准确测定速率常数。美国、日本和韩国的同行运用该技术做过一些研究，但成果有限，国内还没有相关研究报道。不同于传统方法，采用新的氮同位素交换技术的实验是对液面喷吹氮气；在通入含”N,的混合收稿日期：2016-11-02
课题来源：国家自然科学基金项目（51474019）
作者简介：张亚召（1992-），男，北京科技大学冶金物理化学专业铜铁治金新技术国家重点实验室在读硕士研究生，主要从事高湿过程
反应机理与反应动力学方向研究，E-mail:zyazhao@163.com 万方数据
气进行同位素交换反应之前，需保证体系中"N，已达到溶解平衡。装置和实验条件的改变，会引起"N，溶解平衡所需时间的改变，因此，确定溶解平衡时间及其影响因素需要运用传统方法进行大量实验。
本研究采用传统的间接法，基于氮同位素交换技术进行实验装置设计，研究了氮分压、温度、喷吹速率和碳含量对Fe-C合金体系中氮的溶解行为的影响，实验结果也确定了后期同样实验装置下采用同位素交换技术所需要的实验条件。
传统研究方法和新的氮同位素交换技术
对钢液中氮的溶解热力学和动力学进行的研究，传统的方法有3种，分别是Sieverts法（直接法）Sampling法（间接法）[2]和Levitation法（3）。直接法由Sieverts首创，在特定的温度和压力下，利用热体积法测量给定质量且氮饱和的液态金属的容
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