基本信息
- 项目名称：
- 加压电渣重熔制备高氮不锈钢技术开发
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品成功开发出加压电渣重熔设备及利用该设备制备性能优异的高氮不锈钢的冶炼工艺，填补了国内空白，处于国际领先水平，为推动我国高氮不锈钢的工业化大规模生产奠定了坚实的基础。该加压重熔设备完全能满足加压条件下制备高氮不锈钢的设备要求。探索出采用复合电极方式进行加压电渣重熔制备高氮不锈钢的方法，制备出成分均匀、组织致密、无缺陷、性能优异的高氮不锈钢。相关技术申请了3项国家专利，发表国际会议论文1篇。
- 详细介绍：
- 本作品成功开发出加压电渣重熔设备（最大冶炼压力为7MPa、可冶炼50kg铸锭）及利用该设备制备性能优异的高氮不锈钢的冶炼工艺，填补了国内空白，处于国际领先水平，为推动我国高氮不锈钢的工业化大规模生产奠定了坚实的基础。该加压重熔设备具有良好的密封系统、良好的安全系统、动态水-气平衡系统、完备的计算机控制系统，完全能满足加压条件下制备高氮不锈钢的设备要求。采用制备复合电极方式进行加压电渣重熔制备高氮不锈钢，成功地解决了德国加压电渣重熔技术氮分布不均匀问题，从而避免了二次重熔，节约了成本、且具有工艺方法简单，冶炼效果好等优点。高氮不锈钢加压电渣重熔设备及工艺申请了3项国家专利，并发表国际会议论文1篇。利用开发的加压电渣重熔制备高氮不锈钢冶炼工艺，成功地制备获得备获得成分均匀、组织致密、无缺陷、氮含量最高大1.2%性能优异的高氮不锈钢。 利用该加压电渣重熔设备及冶炼工艺可实现氮含量超过常压氮溶解度的钢种，尤其是氮含量较高的高氮不锈钢的冶炼，为钢铁企业、高校及科研院所提供高氮不锈钢制备的设备及工艺，该技术的成功开发在国内具有十分广阔的市场前景。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.设计发明目的和基本思路： 加压电渣重熔是目前商业化生产高氮不锈钢的有效方法，且其仅在德国进行了大规模工业化生产。德国采用设置加料仓的加压电渣重熔技术存在成本较高、氮分布不均匀、硅容易超标、需二次重熔等缺点。为了推动我国高氮不锈钢制备技术的发展，设计了最大压力为7MPa，可熔炼50kg高氮不锈钢的加压电渣炉，并探索出制备成分均匀、组织致密、无缺陷、性能优异的高氮不锈钢的方法。 2.创新点： 提供了一种能够在加压条件下（最大压力为7MPa）冶炼高氮不锈钢的加压电渣重熔设备，该设备配备了能够手动或自动控制加压电渣炉内气体和冷却水平衡系统，利用该加压电渣重熔炉探索出采用复合电极方式进行制备成分均匀、组织致密、无缺陷、且性能优异高氮不锈钢的方法。该加压电渣重熔设备及利用该设备制备高氮不锈钢工艺的成功开发填补了国内空白，成功地克服了目前德国加压电渣重熔工艺制备高氮不锈钢存在的氮分布不均匀等问题，为推动我国高氮不锈钢工业化大规模生产奠定了坚实的基础。 3.技术关键和主要技术指标： 外壁能够承受最大压力为7MPa的结晶器设计；炉体静密封和滑动密封系统的设计，能实现加压条件下冶炼的良好密封；高压水-气平衡系统设计，实现冶炼过程中水气的动态平衡；安全防护体统设计，以保证冶炼实验过程操作人员的安全；控制系统设计，实现对冶炼过程进行实时、远程控制；加压条件下氮合金化技术，实现成分均匀（特别是氮分布均匀）、组织致密、性能优异的高氮不锈钢制备。
科学性、先进性
- 与传统电渣重熔炉相比较，加压电渣重熔炉主要有以下几点特点： （1）密封式高压熔炼室及其高压水-气平衡系统； （2）密封式滑动导电系统，以保证在电极升降时熔炼室仍处于良好的密封和加压状态，同时防止假电极在冶炼过程中过热而影响密封，假电极需装配自循环水冷却系统； （3）良好的气、水密封措施和相应的防爆装置（如采用安全阀，以实现过压保护），以保证冶炼实验过程操作人员的安全； （4）由于重熔过程在完全封闭的条件下进行，完备的计算机控制系统，可对实验过程达到实时监控，保证冶炼过程操作的安全。 该加压电渣重熔设备完全能够满足加压条件下进行冶炼高氮不锈钢的设备要求。 与德国目前采用的加压电渣重熔制备高氮不锈钢的技术相比： 采用制备复合电极方式进行加压电渣重熔制备高氮不锈钢，成功地解决了原有技术氮分布不均匀问题，从而避免了二次重熔，节约了成本、且具有工艺方法简单，冶炼效果好等优点。
获奖情况及鉴定结果
- 相关发表论文： 加压电渣重熔制备高氮奥氏体不锈钢国际会议论文 Zhouhua Jiang,Yang Cao，Huabing Li. Manufacture of High Nitrogen Austenitic Stainless Steels by Pressurized Electro-Slag Remelting [A], Proceedings of International Conference on TMS2009[C], San Francisco, America, February, 2009, 725-733.
作品所处阶段
- 中试阶段。
技术转让方式
作品可展示的形式
- 图纸，图片。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势 （1）设备安全可靠，具有良好的密封系统、完备的控制系统，可实现实时、远程控制；动态高压水-气平衡系统；可满足加压冶炼条件的要求。 （2）采用复合电极进行加压条件下氮合金化，可实现氮分布均匀的高氮不锈钢制备，无需二次重熔。 （3）可规模化、产业化。 适用范围 可实现氮含量超过常压氮溶解度的钢种，为钢铁企业、高校及科研院所提供高氮不锈钢制备的设备及工艺。 市场分析和经济效益预测 该加压电渣重熔设备及工艺的开发成功将推动我国高氮不锈钢的制备技术及品种开发，同时促进国内高氮不锈钢的研究水平与国际接轨。高氮不锈钢具有优异的综合力学性能，优异的耐腐蚀性能，并改善医用不锈钢的生物相容性，其将广泛地应用于交通运输（汽车、火车、轮船）、电力（发电机护环）、建筑（如超高强度钢筋）、医用植入材料、宇航空间工业（航空涡轮机叶片）、海洋工程、化工、石油、原子能和军事工业等许多领域。
同类课题研究水平概述
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