一种高效节能氮化锰生产工艺制造技术

一种高效节能氮化锰生产工艺为如下步骤：（１）取电解金属锰片碾成粉末；（２）加入硅酸盐粘结剂和渗氮诱发剂搅拌均匀；（３）置入一模六出式成形模中模压成形，所得压坯呈猕猴桃状；（４）自然干燥同结；（５）送入渗氮炉；（６）预抽真空，通电升温，通入高纯氮气，保温，维持渗氮压力；（７）断电降温，继续供气，动态维持渗氮压力，自然冷却得含氮量８％～１０％的氮化锰制品。制品独特，装卸方便，压坯批量渗氮过程的透气性有保证。压坯阵列形式排列，使模具结构简化、紧凑，费用降低，成形率大大提高。

【技术实现步骤摘要】
一种高效节能氮化锰生产工艺
本专利技术涉及一种用于冶炼高强度钢、不锈钢或耐热钢等材料的添加剂的生产工艺——一种高效节能的氮化锰生产工艺。
技术介绍
由于锰在炼钢中起脱氧、脱硫、合金化等作用，锰的存在不仅能消除或减弱因硫引起的热脆性，提高钢的热加工性能，而且能使钢形成和稳定奥氏体组织的能力仅次于昂贵的镍，同时也能强烈提高钢的淬透性；而氮虽然在钢中常常与其脆性的强弱相关，但氮元素作为奥氏体元素也能替代镍用于奥氏体中，可与钢中的其他元素交互作用，赋予钢材许多优异的性能，如其强度、韧性、蠕变抗力，耐腐蚀性等。因此，往往在冶炼高强度钢、不锈钢、耐热钢等材料时，需同时加入锰、氮这两种元素，但是，这两种元素单独加入时仍有不便，如氮的溶解度低、比重小、不易加入，而氮化锰不仅易于加入，而且锰、氮的利用率高，能弥补这些不足。所以，自1988年在法国召开第一次高氮钢会议，把高氮钢作为发展高质量冶金技术的主要方向之一以来，氮化锰便赢得了冶金界的青睐。为了很好地满足高强度钢、不锈钢、耐热钢等材料生产的巨大市场需求，广大工程技术人员先后分别以氨气、普氮、高纯氮、氢氮混合气体为渗氮气氛，在600℃～1000℃温度范围内，对氮化锰的生产工艺进行广泛的研究，收到了较好的效果，使氮化锰的含氮量品位从4％～6％提升到了6％～8％。但所采取的工艺措施普遍沿袭缓慢渗氮工艺，最长渗氮时间长达50小时，不仅使渗氮工作效率大打折扣，同时也造成了能源的极大浪费。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提供一种高效节能的电解金属锰渗氮工艺，使氮化锰的生产在降低能耗与提高生产效率的同时提升含氮量品位。本专利技术的技术解决方案是，所述氮化锰采用如下原料和工艺制得，即一种高效节能氮化锰生产工艺，该工艺为如下步骤：-->(1)、首先，取重量百分比为94％～97％的电解金属锰片碾成粉末，粉末粒度取值范围为45～600μm；(2)、再加入重量百分比为2％～5％的硅酸盐粘结剂，如液态钠水玻璃或液态钾水玻璃，和重量百分比为0.5％～1.5％的渗氮诱发剂，如氯化铵或尿素，加入上述步骤(1)所得锰粉中搅拌均匀；(3)、然后，将步骤(2)所得粉状混合物模压成坯，该工序可以是将步骤(2)所得粉状混合物置入一一模六出式成形模中模压成形，使所得压坯呈猕猴桃状，该压坯外形大小取值范围为：50～60×30～40×25～35mm3，压坯单件重量取值范围为：150～300克。(4)、将步骤(3)所得压坯置于空气流通处自然干燥固结3～5小时；(5)、将步骤(4)所得压坯借助网孔渗氮容器送入立式渗氮炉或卧式渗氮炉；(6)、将步骤(5)中的渗氮炉密闭，预抽真空至20～100Pa，然后通电升温，并向渗氮炉通入高纯氮气，在600℃～900℃温度范围内保温5～6小时，维持渗氮压力0.1～0.5MPa；(7)、将步骤(6)中的渗氮炉断电降温，继续供气，并动态维持0.1～0.5MPa渗氮压力直至炉温下降到300℃以下，然后随炉自然冷却至100℃以下，最终获得含氮量达8％～10％的猕猴桃状氮化锰制品。本专利技术的有益效果是，由上述工艺生产的猕猴桃状氮化锰制品不仅设计独特，使成品装卸方便，更重要的是压坯批量渗氮过程的透气性有了保证。猕猴桃状压坯在一模六出式成形模中按图1所示阵列形式排列，成形模上下模冲的对称的“++”形刀口从上下两面使六个猕猴桃状压坯对称分离，这不仅使模具结构简化、紧凑，制造费用大幅降低，而且大大提高了压坯的成形效率。工艺中的预抽真空措施实际上是渗氮过程的初始化，排除渗氮空间和猕猴桃状压坯表面及开放孔中的自由氧与吸附氧。工艺中采用的硅酸盐粘结剂，是一种含水量达50％～70％的温热固结剂，固化温度范围为100℃～300℃；而工艺中的诱发剂既是金属锰氮化过程的活化剂，也是硅酸盐粘结剂固化所需热量的来源。均匀分散在金属锰粉中的诱发剂，在混合粉压制成型后，会释放出部分热量，使硅酸盐粘结剂带来的水分大部分蒸发，并使猕猴桃状压坯固结。在渗氮初期，诱发剂会热分解产生还原性气氛，使锰粉颗粒表面的微氧化层得以还原，形成-->新生的活性表面，使氮气分子吸附更容易，更易建立平衡；并使锰粉颗粒表面发生物理吸附的氮气分子随着原子间的相互作用，更容易由物理吸附转化为化学吸附，进而使氮气分子分解为氮原子的过程加速，相应于吸附平衡形成稳态氮原子表面浓度。在浓度差和渗氮压力的作用下，使金属锰表面的氮原子向内扩散的速度加快，从而加速金属锰氮化过程。附图说明图1是本专利技术的工艺生产的猕猴桃状氮化锰压坯在成形模中的排列参考图。具体实施方式：实施例1：本专利技术的一种实施例产品采用以下原料和工艺制得：(1)、取电解金属锰片940克，碾成粒度为45～600μm的粉末；(2)、取20克液态硅酸钠水玻璃和5克氯化铵加入步骤(1)所得锰粉中搅拌均匀；(3)、将步骤(2)所得粉状混合物模压成坯，即将步骤(2)所得粉状混合物置入一一模六出式成形模中模压成形，使所得压坯呈猕猴桃状。压坯规格为：55×35×25mm3，重180～200克/件；(4)、将步骤(3)所得压坯置于空气流通处自然干燥固结3～5小时；(5)、将步骤(4)所得压坯借助不锈钢网孔渗氮容器送入立式渗氮炉；(6)、将步骤(5)中的渗氮炉密闭，预抽真空至20Pa，然后通电升温，向渗氮炉通入高纯氮气，600℃炉温下保温6小时，维持渗氮压力0.1～0.5MPa；(7)、将渗氮炉断电降温，继续供气，并动态维持0.1～0.5MPa渗氮压力直至炉温下降到300℃以下，然后随炉自然冷却至100℃以下，获得含氮量达8％～10％的猕猴桃状氮化锰制品。实施例2：本专利技术的另一种实施例产品采用以下原料和工艺制得：(1)、取电解金属锰片970克，碾成粒度为45～600μm的粉末；(2)、取50克液态硅酸钠水玻璃和15克氯化铵加入步骤(1)所得锰粉中搅拌均匀；(3)、将步骤(2)所得粉状混合物模压成坯，即将步骤(2)所得粉状混合物置入一一模六出式成形模中模压成形，使所得压坯呈猕猴桃状。压坯规格为：55×35×35mm3，重280～300克/件；-->(4)、将步骤(3)所得压坯置于空气流通处自然干燥固结3～5小时；(5)、将步骤(4)所得压坯借助不锈钢网孔渗氮容器送入卧式渗氮炉；(6)、将步骤(5)中的渗氮炉密闭，预抽真空至100Pa，然后通电升温，向渗氮炉通入高纯氮气，900℃炉温下保温6小时，维持渗氮压力0.1～0.5MPa；(7)、将渗氮炉断电降温，继续供气，并动态维持0.1～0.5MPa渗氮压力直至炉温下降到300℃以下，然后随炉自然冷却至100℃以下，获得含氮量达8％～10％的猕猴桃状氮化锰制品。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效节能氮化锰生产工艺，该工艺为如下步骤：（１）、取重量百分比为９４％～９７％的电解金属锰片碾成粉末，粉末粒度取值范围为４５～６００μｍ；（２）、将重量百分比为２％～５％的液态钠水玻璃或液态钾水玻璃，和重量百分比为０．５ ％～１．５％的渗氮诱发剂加入上述步骤（１）所得锰粉中搅拌均匀；（３）、将步骤（２）所得粉状混合物置入一一模六出式成形模中模压成形，使所得压坯呈猕猴桃状，该压坯外形大小取值范围为：５０～６０×３０～４０×２５～３５ｍｍ↑［３］，压坯单 件重量取值范围为：１５０～３００克；（４）、将步骤（３）所得压坯置于空气流通处自然干燥固结３～５小时；（５）、将步骤（４）所得压坯借助网孔渗氮容器送入立式渗氮炉或卧式渗氮炉；（６）、将渗氮炉密闭，预抽真空至２０～１０ ０Ｐａ，然后通电升温，并向渗氮炉通入高纯氮气，在６００℃～９００℃温度范围内保温５～６小时，维持渗氮压力０．１～０．５ＭＰａ；（７）、将渗氮炉断电降温，继续供气，动态维持０．１～０．５ＭＰａ渗氮压力直至炉温下降到３００℃以下，然后随 炉自然冷却至１００℃以下，获得含氮量达８％～１０％的猕猴桃状氮化锰制品。...

【技术特征摘要】
1、一种高效节能氮化锰生产工艺，该工艺为如下步骤：(1)、取重量百分比为94％～97％的电解金属锰片碾成粉末，粉末粒度取值范围为45～600μm；(2)、将重量百分比为2％～5％的液态钠水玻璃或液态钾水玻璃，和重量百分比为0.5％～1.5％的渗氮诱发剂加入上述步骤(1)所得锰粉中搅拌均匀；(3)、将步骤(2)所得粉状混合物置入一一模六出式成形模中模压成形，使所得压坯呈猕猴桃状，该压坯外形大小取值范围为：50～60×30～40×25～35mm3，压坯单件重量取值范围为：150～300克；(4)、将步骤(3)所得压坯置于空气流通处自然干燥...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴庆定，
申请(专利权)人：吴庆定，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]