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高碳锰铁—氮化锰铁冶炼工艺技术

氮化锰铁是生产特殊合金钢、高碳锰铁不锈钢以及汽车、造船、航空工业材料必不可缺的合金 剂。氮能提高钢的强度和塑性,氮是属于扩大奥氏体区的元素,因此,锰和氮可代替不锈 钢中许多钢号里的镍,而镍是一种稀缺贵重的元素,例如CrMnN不锈钢中含NO 0.5~0.6%。石油和天然气管道钢含NO0.5~0.1%。生产方法,氮化锰铁通常都是以中低碳锰铁充氮而获得的。氮化锰铁中含氮量的一般为2~8%。氮化锰铁的冶炼工艺方法主要有两种:液态氮化法是用氮气或固态含氮物质使液态 中低碳锰铁氮化;固态氮化法是加速使之处于固态下的中低碳锰铁粉末与氮接触而被氮 化。无论哪一种方法,锰合金的渗氮和冷却都是在密闭的容器内进行的。例如,在真空 电阻炉内渗氮。 

液态中低碳锰铁渗氮时,氮在合金中的溶解度是随温度的升高而降低的。氮在合金 中只能溶解2%左右的氮。含氮较低,不能满足炼钢的要求。 到目前为止,国内外几乎都是用固态氮化法生产氮化锰铁的。锰合金在固态下与氮 气或氨分解出来的氮气互相作用能生成一系列氮化物。这些氮化物的稳定性随温度的 升高而降低,直至分解。因此,要控制合适的氮化温度。中碳锰铁氮饱和 吸收率与温度的关系:

一般把 0.218㎜(68目以下的中低碳锰粉末装在密闭容器内,在氮气氛和 650~1120℃的温度下,氮化4-8小时,可得到含氮4-8%的氮化锰铁。固态粉末装入容器内的形式也不一样。有的直接把固态粉末装入容器内,充氮完毕 所得到的氮化锰铁粉末直接作为成品或者将其压制成块;也有的用薄钢板制成的金属 模,模内放置与产品要求块度相等的纸制方框,把固态粉末装入纸制方框内,高碳锰铁价格然后再把盛 有固态粉末的金属模放入容器内,经氮化后而得到烧结块;还有事前把固态粉末用粘结 剂压制成块后装入容器内,氮化后而得到块状产品。

固态氮化法生产氮化锰铁的方法,固态氮化法生产氮化锰铁,由制粉和氮化两道工序组成,其工艺流程如图:制粉,使用不大于120㎜中低碳锰铁或金属锰为原料,经颚式破碎机粗破碎到不大于 20㎜。再经一道对辊机进行中碎到粒度不大于1.5㎜,接着进入第二道对辊机细粉 碎,排出的物料经振动筛筛分,通过0.177~0.149㎜的即为合格物料。根据氮化工艺的选择,该物料可直接入炉使用,或将固态料加入适当比例的粘结剂(水玻 璃),经摩擦压砖机成形,并经干燥后装入真空电阻炉进行氮化。

氮化,将0.177~0.149hao'm㎜ 的金属粉或块状物料装入托盘,使用台车把托盘送进真空电阻 炉。氮化前,使炉内真空度达到50~60帕,炉温升到约700℃时,开始送氮气,并继续升温,直到900~1100℃开始保温进行氮化,在该温度及炉内为0.1MPa, 下保持8~12小时后 停电,经4~6小时自然冷却到400~500s's'd℃时切断氮气。打开炉门由台车将托盘拉出,经精 整后将成品装入桶。

真空电阻炉设备选型及其主要技术经济指标,固态氮化锰铁生产的主体设备为真空电阻炉,其炉容的选择是依据产品规模及作业制度确定。我国氮化锰铁生产常用的真空电阻炉有:400、800、1500、6000KVA等。高碳锰铁生产一吨氮化锰铁需用约中、低碳锰铁1.025dun吨、耗电约1500度和氮气150m³(氮气>99%、0.8MPa)。

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