一种微波烧结制备中、低炭氮化锰铁的方法技术

一种微波烧结制备中、低炭氮化锰铁的方法，是取粒度为40-60目占25%和60-80目占75%的中低碳锰铁粉末，添加占其质量8-10%的粘接剂，混合均匀后，在50-60公斤的压力下压制成料坯并干燥至水份重量含量小于等于3%，然后，置于微波炉中，加热至350-400℃后，向微波炉中充入氮气，并以5-10℃/每分钟的升温速度继续升温至880℃-1000℃，保温后，随炉冷却至400-500℃出炉空冷；得到中低炭氮化锰铁。本发明专利技术工艺合理，操作方便，生产周期短，能耗低，制备的低炭氮化锰铁含氮量高、氮在基体金属中分布均匀。适于工业化应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了，属于铁合金制备

技术介绍
氮化锰铁是生产特殊合金钢、不锈钢以及汽车、造船、航空工业材料必不可少的合金剂。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，而镍是一种稀有贵重金属，例如CrMnN不锈钢中含NO. 5%—O. 6%，石油和天然气管道钢中含NO. 05%—O. 1%。传统的氮化锰铁的生产方法是用固态粉未状中低炭锰铁在密闭的真空电阻炉内加热后进行充氮气操作，使粉未中低炭锰铁与氮气充分接触而被氮化。锰合金在固态下与氮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。因此氮化锰铁生产过程中氮化温度的控制十分重要。固态充氮时由于受到扩散的限制，氮化速度很慢，因而氮化时间较长。一般是将80目以下的中低炭粉未，在密闭容器内氮气氛和650-1120°C的温度下，氮化4-8小时，可得到含氮3-5%的氮化锰铁，传统的中低炭氮化锰铁生产工艺过程为80目以下的固态中低炭锰铁一加水玻璃(或腐植酸等)一压球一烘干一装入炉内进行氮化。氮化前使炉内真空度达到O. 5mm汞柱后送电，温度逐渐升高至900-1100°C时充入氮气，在该温度及炉内为一个大气压保持1-1. 5小时后停电，自然冷却至400-500°C出炉。传统中低炭氮化锰铁生产方法熔炼一吨氮化锰铁需2300-2500度电能，生产含氮3-5%的中低炭锰铁需消耗O. 98-1. 02吨中低炭锰铁，锰的回收率为95-96%，一台功率1500W的真空电阻炉日产800Kg。传统生产工艺的主要缺点I、电耗高，每吨产品电能消耗在2300KW以上，此外由于我国的电价上升较快，占产品的生产成本的比例越来越高，产品无生产利润；2、由于原料粒度控制80目以下，压球后的原料气孔率偏低(小于20%)，氮气渗入速度和渗入量受到制约；3、氮产品含氮量较低，成分偏析大由于传统设备加热方式的缺陷，炉内的中低炭锰铁压块表面至心部存在较大的温度梯度，当炉内温度为1000-1100°c时，中低炭锰铁压块表面开始出现局部熔融状态，而心部温度却低于最佳氮化温度，一方面，使产品中表面氮含量较高；另一方面，中低炭锰铁压块表面局部熔融状态，阻碍了氮气充分渗透到压块内部，致使产品内部含氮量低；当炉内温度低于1000°c时，中低炭锰铁压块整体温度较低，产品的氮化速度明显下降，产量很低，采用传统方式生产，产品含氮量为3-5%，并且成分偏析大。4、产量低传统生产方式由于工艺和设备的原因，生产时氮化时间长,一台功率为1500KW的电炉，日产800Kg，产量偏低，生产效益不能有效发挥，产品难以满足市场需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术之不足而提供一种工艺合理，操作方便，生产周期短，能耗低，制备的低炭氮化锰铁含氮量高、氮在基体金属中分布均匀的微波烧结制备中、低炭氮化锰铁的方法。本专利技术，包括下述步骤第一步制坯取粒度为40-60目占25%和60-80目占75%的中低碳锰铁粉末，添加占中低碳锰铁粉末质量8-10%的粘接剂，混合均匀后，在50-60公斤的压力下压制成料坯；将所得料坯干燥至水份重量含量小于等于3%，备用； 第二步渗氮将第一步所得料坯置于微波炉中，加热至350-400°C，然后，向微波炉中充入氮气，维持炉内氮气压力在O. 8-1.8Kg/cm2，并控制微波炉以5-10°C /每分钟的升温速度继续升温至880°C -1000°C，保温55-65分钟，保持炉内氮气流动气氛，随炉冷却至400-500°C出炉空冷；得到中低炭氮化锰铁。本专利技术，所述粘接剂为腐植酸或水玻3 ο本专利技术，料坯压制采用压球机或压砖机；所述料还形状为块状或球状。本专利技术，所述氮气中含氮质量百分浓度99. 9%以上。本专利技术，所述中低炭氮化锰铁含氮量为 4-7. 5%ο本专利技术，所述中低炭锰铁选自FeMn88C0. 2、FeMn84C0. 4、FeMn84C0. 7 中的至少一种低炭锰铁或选自 FeMn82Cl. O、FeMn82Cl. 5、FeMn82C2. O中的至少一种中炭锰铁。本专利技术，所述微波炉功率为700-3000KW。本专利技术由于采用上述工艺方法，采用微波加热低碳锰铁料坯，利用了微波的体积加热以及微波发射功率可以精确控制的特点，使被加热的低碳锰铁料坯温度均匀性好，表面与心部温度基本一致，温度控制精度高，表面与心部温度均处于最佳渗氮温度范围 ’另夕卜，通过控制料坯的压制压力以及粘接剂的用量，可以保证料坯基体具有一定的孔隙度，有利于氮气渗透进入料坯基体中，此外在原料制备过程中，将粒度控制在40-60目占25%，60-80目占75%，压球后的气孔率有所增加，气孔率由原来的不足20%增加到25%以上，使氮气渗入速度和渗入量明显增加，新型微波炉氮化锰铁工艺，主要通过微波炉均匀对炉内物料进行加热，使炉内物料温度达到950左右，氮气快速扩散进入炉内物料中与中低碳锰铁结合，形成氮化锰铁，由于微波炉加热设备能精准地控制炉内温度和升温速度，特别是在炉内没有温度差，物料内外温度均匀，在控制炉内温度保证炉内物料不融化的前提下，氮气能通过孔隙充分与物料结合成氮化物，氮化物的含氮量很均匀，无明显的偏析现象。一台功率3000KW的新型微波炉日产大约3吨，产品质量均匀稳定，无明显的偏析现象。产品的氮含量可控制在4-7. 5%。每吨产品的氮气消耗为95-105Kg，单位产品电耗为1700-1900Kffh/ 吨产品。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点I、制备的中低炭氮化锰铁的含氮量均匀，无明显的偏析现象。2、生产周期短，能耗低。3、制备的中低炭氮化锰铁产品的含氮量可达到7%，同功率的设备日产量是原来的 4-5 倍。具体实施例方式实施例I原料为中碳猛铁,具体组分含量为 组分MnI-C~S~P含量 ％ww 80 21757003OU取粒度控制在40-60目占25%，60-80目占75%的中碳锰铁粉末，添加占中低碳锰铁粉末质量9%的腐殖酸，混合均匀后，在50公斤的压力下压制成料坯；将所得料坯干燥至水份重量含量小于等于3%，然后，取400公斤料坯置于功率为700KWd的微波炉中，加热至350°C后，向微波炉中充入含氮质量百分浓度99. 9%以上的氮气，维持炉内氮气压力在0.8-1. OKg/cm2,并控制微波炉以5°C /每分钟的升温速度继续升温至880°C，保温65分钟，随炉冷却至450°C后出炉空冷，冷却时，保持氮气流动气氛直至物料冷却到室温；得到中炭氮化锰铁406公斤。本实施例制备的中炭氮化锰铁中，氮含量为4%，料坯入炉至出炉总时间为2. I小时，耗电量为750度，每吨产品电耗为1847度/吨，锰的回收率为96. 8% ；实施例2原料为低碳猛铁,具体组分含量为 组分MnI-C~S~P含量 ％ww 8404003an取粒度控制在40-60目占25%，60-80目占75%的低碳锰铁粉末，添加占低低碳锰铁粉末质量9%的腐殖酸，混合均匀后，在55公斤的压力下压制成料坯；将所得料坯干燥至水份重量含量小于等于3%,然后，取600公斤料还置于功率为1500KWd的微波炉中，加热至350°C后，向微波炉中充入含氮质量百分浓度99. 9%以上的氮气，维持炉内氮气压力在1.3-1. 5Kg本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波烧结制备中、低炭氮化锰铁的方法，包括下述步骤：第一步：制坯取粒度为40？60目占25%和60？80目占75%的中低碳锰铁粉末，添加占中低碳锰铁粉末质量8？10%的粘接剂，混合均匀后，在50？60公斤的压力下压制成料坯；将所得料坯干燥至水份重量含量小于等于3%，备用；第二步：渗氮将第一步所得料坯置于微波炉中，加热至350？400℃，然后，向微波炉中充入氮气，维持炉内氮气压力在0.8？1.8Kg/cm2，并控制微波炉以5？10℃/每分钟的升温速度继续升温至880℃？1000℃，保温55？65分钟，保持炉内氮气流动气氛，随炉冷却至400？500℃出炉空冷；得到中低炭氮化锰铁。

【技术特征摘要】
1.一种微波烧结制备中、低炭氮化锰铁的方法，包括下述步骤 第一步制坯 取粒度为40-60目占25%和60-80目占75%的中低碳锰铁粉末，添加占中低碳锰铁粉末质量8-10%的粘接剂，混合均匀后，在50-60公斤的压力下压制成料坯；将所得料坯干燥至水份重量含量小于等于3%，备用； 第二步渗氮 将第一步所得料坯置于微波炉中，加热至350-400°C，然后，向微波炉中充入氮气，维持炉内氮气压力在O. 8-1.8Kg/cm2，并控制微波炉以5-10°C /每分钟的升温速度继续升温至8800C -1000°C，保温55-65分钟，保持炉内氮气流动气氛，随炉冷却至400-500°C出炉空冷；得到中低炭氮化锰铁。2.根据权利要求I所述的一种微波烧结制备中、低炭氮化锰铁的方法，其特征在于所述粘接剂为腐植酸或水玻璃。3.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘孟科，
申请(专利权)人：五矿湖南铁合金有限责任公司，
类型：发明
国别省市：