專利名稱：一種高效節(jié)能氮化錳生產(chǎn)工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于冶煉高強度鋼、不銹鋼或耐熱鋼等材料的添加劑的生產(chǎn)工藝——一種高效節(jié)能的氮化錳生產(chǎn)工藝。
背景技術：
由于錳在煉鋼中起脫氧、脫硫、合金化等作用，錳的存在不僅能消除或減弱因硫引起的熱脆性，提高鋼的熱加工性能，而且能使鋼形成和穩(wěn)定奧氏體組織的能力僅次于昂貴的鎳，同時也能強烈提高鋼的淬透性；而氮雖然在鋼中常常與其脆性的強弱相關，但氮元素作為奧氏體元素也能替代鎳用于奧氏體中，可與鋼中的其他元素交互作用，賦予鋼材許多優(yōu)異的性能，如其強度、韌性、蠕變抗力，耐腐蝕性等。因此，往往在冶煉高強度鋼、不銹鋼、耐熱鋼等材料時，需同時加入錳、氮這兩種元素，但是，這兩種元素單獨加入時仍有不便，如氮的溶解度低、比重小、不易加入，而氮化錳不僅易于加入，而且錳、氮的利用率高，能彌補這些不足。所以，自1988年在法國召開第一次高氮鋼會議，把高氮鋼作為發(fā)展高質量冶金技術的主要方向之一以來，氮化錳便贏得了冶金界的青睞。
為了很好地滿足高強度鋼、不銹鋼、耐熱鋼等材料生產(chǎn)的巨大市場需求，廣大工程技術人員先后分別以氨氣、普氮、高純氮、氫氮混合氣體為滲氮氣氛，在600℃～1000℃溫度范圍內，對氮化錳的生產(chǎn)工藝進行廣泛的研究，收到了較好的效果，使氮化錳的含氮量品位從4％～6％提升到了6％～8％。但所采取的工藝措施普遍沿襲緩慢滲氮工藝，最長滲氮時間長達50小時，不僅使?jié)B氮工作效率大打折扣，同時也造成了能源的極大浪費。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，提供一種高效節(jié)能的電解金屬錳滲氮工藝，使氮化錳的生產(chǎn)在降低能耗與提高生產(chǎn)效率的同時提升含氮量品位。
本發(fā)明的技術解決方案是，所述氮化錳采用如下原料和工藝制得，即一種高效節(jié)能氮化錳生產(chǎn)工藝，該工藝為如下步驟
(1)、首先，取重量百分比為94％～97％的電解金屬錳片碾成粉末，粉末粒度取值范圍為45～600μm；(2)、再加入重量百分比為2％～5％的硅酸鹽粘結劑，如液態(tài)鈉水玻璃或液態(tài)鉀水玻璃，和重量百分比為0.5％～1.5％的滲氮誘發(fā)劑，如氯化銨或尿素，加入上述步驟(1)所得錳粉中攪拌均勻；(3)、然后，將步驟(2)所得粉狀混合物模壓成坯，該工序可以是將步驟(2)所得粉狀混合物置入一一模六出式成形模中模壓成形，使所得壓坯呈獼猴桃狀，該壓坯外形大小取值范圍為50～60×30～40×25～35mm3，壓坯單件重量取值范圍為150～300克。
(4)、將步驟(3)所得壓坯置于空氣流通處自然干燥固結3～5小時；(5)、將步驟(4)所得壓坯借助網(wǎng)孔滲氮容器送入立式滲氮爐或臥式滲氮爐；(6)、將步驟(5)中的滲氮爐密閉，預抽真空至20～100Pa，然后通電升溫，并向滲氮爐通入高純氮氣，在600℃～900℃溫度范圍內保溫5～6小時，維持滲氮壓力0.1～0.5MPa；(7)、將步驟(6)中的滲氮爐斷電降溫，繼續(xù)供氣，并動態(tài)維持0.1～0.5MPa滲氮壓力直至爐溫下降到300℃以下，然后隨爐自然冷卻至100℃以下，最終獲得含氮量達8％～10％的獼猴桃狀氮化錳制品。
本發(fā)明的有益效果是，由上述工藝生產(chǎn)的獼猴桃狀氮化錳制品不僅設計獨特，使成品裝卸方便，更重要的是壓坯批量滲氮過程的透氣性有了保證。獼猴桃狀壓坯在一模六出式成形模中按圖1所示陣列形式排列，成形模上下模沖的對稱的“++”形刀口從上下兩面使六個獼猴桃狀壓坯對稱分離，這不僅使模具結構簡化、緊湊，制造費用大幅降低，而且大大提高了壓坯的成形效率。工藝中的預抽真空措施實際上是滲氮過程的初始化，排除滲氮空間和獼猴桃狀壓坯表面及開放孔中的自由氧與吸附氧。工藝中采用的硅酸鹽粘結劑，是一種含水量達50％～70％的溫熱固結劑，固化溫度范圍為100℃～300℃；而工藝中的誘發(fā)劑既是金屬錳氮化過程的活化劑，也是硅酸鹽粘結劑固化所需熱量的來源。均勻分散在金屬錳粉中的誘發(fā)劑，在混合粉壓制成型后，會釋放出部分熱量，使硅酸鹽粘結劑帶來的水分大部分蒸發(fā)，并使獼猴桃狀壓坯固結。在滲氮初期，誘發(fā)劑會熱分解產(chǎn)生還原性氣氛，使錳粉顆粒表面的微氧化層得以還原，形成新生的活性表面，使氮氣分子吸附更容易，更易建立平衡；并使錳粉顆粒表面發(fā)生物理吸附的氮氣分子隨著原子間的相互作用，更容易由物理吸附轉化為化學吸附，進而使氮氣分子分解為氮原子的過程加速，相應于吸附平衡形成穩(wěn)態(tài)氮原子表面濃度。在濃度差和滲氮壓力的作用下，使金屬錳表面的氮原子向內擴散的速度加快，從而加速金屬錳氮化過程。


圖1是本發(fā)明的工藝生產(chǎn)的獼猴桃狀氮化錳壓坯在成形模中的排列參考圖。
具體實施例方式實施例1本發(fā)明的一種實施例產(chǎn)品采用以下原料和工藝制得(1)、取電解金屬錳片940克，碾成粒度為45～600μm的粉末；(2)、取20克液態(tài)硅酸鈉水玻璃和5克氯化銨加入步驟(1)所得錳粉中攪拌均勻；(3)、將步驟(2)所得粉狀混合物模壓成坯，即將步驟(2)所得粉狀混合物置入一一模六出式成形模中模壓成形，使所得壓坯呈獼猴桃狀。壓坯規(guī)格為55×35×25mm3，重180～200克/件；(4)、將步驟(3)所得壓坯置于空氣流通處自然干燥固結3～5小時；(5)、將步驟(4)所得壓坯借助不銹鋼網(wǎng)孔滲氮容器送入立式滲氮爐；(6)、將步驟(5)中的滲氮爐密閉，預抽真空至20Pa，然后通電升溫，向滲氮爐通入高純氮氣，600℃爐溫下保溫6小時，維持滲氮壓力0.1～0.5MPa；(7)、將滲氮爐斷電降溫，繼續(xù)供氣，并動態(tài)維持0.1～0.5MPa滲氮壓力直至爐溫下降到300℃以下，然后隨爐自然冷卻至100℃以下，獲得含氮量達8％～10％的獼猴桃狀氮化錳制品。
實施例2本發(fā)明的另一種實施例產(chǎn)品采用以下原料和工藝制得(1)、取電解金屬錳片970克，碾成粒度為45～600μm的粉末；(2)、取50克液態(tài)硅酸鈉水玻璃和15克氯化銨加入步驟(1)所得錳粉中攪拌均勻；(3)、將步驟(2)所得粉狀混合物模壓成坯，即將步驟(2)所得粉狀混合物置入一一模六出式成形模中模壓成形，使所得壓坯呈獼猴桃狀。壓坯規(guī)格為55×35×35mm3，重280～300克/件；
(4)、將步驟(3)所得壓坯置于空氣流通處自然干燥固結3～5小時；(5)、將步驟(4)所得壓坯借助不銹鋼網(wǎng)孔滲氮容器送入臥式滲氮爐；(6)、將步驟(5)中的滲氮爐密閉，預抽真空至100Pa，然后通電升溫，向滲氮爐通入高純氮氣，900℃爐溫下保溫6小時，維持滲氮壓力0.1～0.5MPa；(7)、將滲氮爐斷電降溫，繼續(xù)供氣，并動態(tài)維持0.1～0.5MPa滲氮壓力直至爐溫下降到300℃以下，然后隨爐自然冷卻至100℃以下，獲得含氮量達8％～10％的獼猴桃狀氮化錳制品。
權利要求
1.一種高效節(jié)能氮化錳生產(chǎn)工藝，該工藝為如下步驟(1)、取重量百分比為94％～97％的電解金屬錳片碾成粉末，粉末粒度取值范圍為45～600μm；(2)、將重量百分比為2％～5％的液態(tài)鈉水玻璃或液態(tài)鉀水玻璃，和重量百分比為0.5％～1.5％的滲氮誘發(fā)劑加入上述步驟(1)所得錳粉中攪拌均勻；(3)、將步驟(2)所得粉狀混合物置入一一模六出式成形模中模壓成形，使所得壓坯呈獼猴桃狀，該壓坯外形大小取值范圍為50～60×30～40×25～35mm3，壓坯單件重量取值范圍為150～300克；(4)、將步驟(3)所得壓坯置于空氣流通處自然干燥固結3～5小時；(5)、將步驟(4)所得壓坯借助網(wǎng)孔滲氮容器送入立式滲氮爐或臥式滲氮爐；(6)、將滲氮爐密閉，預抽真空至20～100Pa，然后通電升溫，并向滲氮爐通入高純氮氣，在600℃～900℃溫度范圍內保溫5～6小時，維持滲氮壓力0.1～0.5MPa；(7)、將滲氮爐斷電降溫，繼續(xù)供氣，動態(tài)維持0.1～0.5MPa滲氮壓力直至爐溫下降到300℃以下，然后隨爐自然冷卻至100℃以下，獲得含氮量達8％～10％的獼猴桃狀氮化錳制品。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種高效節(jié)能氮化錳生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述步驟(2)中的滲氮誘發(fā)劑是氯化銨或尿素。
全文摘要
一種高效節(jié)能氮化錳生產(chǎn)工藝為如下步驟(1)取電解金屬錳片碾成粉末；(2)加入硅酸鹽粘結劑和滲氮誘發(fā)劑攪拌均勻；(3)置入一模六出式成形模中模壓成形，所得壓坯呈獼猴桃狀；(4)自然干燥同結；(5)送入滲氮爐；(6)預抽真空，通電升溫，通入高純氮氣，保溫，維持滲氮壓力；(7)斷電降溫，繼續(xù)供氣，動態(tài)維持滲氮壓力，自然冷卻得含氮量8％～10％的氮化錳制品。制品獨特，裝卸方便，壓坯批量滲氮過程的透氣性有保證。壓坯陣列形式排列，使模具結構簡化、緊湊，費用降低，成形率大大提高。
文檔編號C01B21/06GK1803585SQ20061003115
公開日2006年7月19日 申請日期2006年1月18日 優(yōu)先權日2006年1月18日
發(fā)明者吳慶定 申請人:吳慶定