氮化硅錳合金的高溫自蔓延合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種合金材料的制備方法，具體為氮化硅錳合金的高溫自蔓延合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氮化硅錳是重要的微合金化材料之一。現(xiàn)有專利CN 101514406A中公開了一種氮化硅錳合金的生產(chǎn)方法，主要采用真空燒結(jié)法，將硅錳合金和硅鐵合金粉碎、混合后入轉(zhuǎn)爐，真空通氮，加熱至200-600°C，反應(yīng)1-10小時(shí)；反應(yīng)產(chǎn)物再次粉碎，與鐵粉混均，加入黏合劑，造球，轉(zhuǎn)爐中初步燒結(jié)，通氮?dú)猓磻?yīng)2-10個(gè)小時(shí)，再次粉碎至，混入碳粉，加入黏合劑，重新造球；造球在真空燒結(jié)爐加熱最終冷卻至常溫出爐。該方法的主要缺點(diǎn)是:1、工藝流程繁瑣；2、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，僅反應(yīng)過程最長(zhǎng)需要34小時(shí)，尚不計(jì)算粉碎、混均、造球以及降溫過程；3、生產(chǎn)成本高，需要粉碎設(shè)備、轉(zhuǎn)爐、混料機(jī)、造球機(jī)、真空燒結(jié)爐等；4、碳含量控制困難，易造成碳過量:制備中額外加入的碳粉，不易固溶入晶格，造成游離碳富集，使得鋼種碳超標(biāo)。
[0003]專利CN 101619411A中公開了一種煉鋼用氮化硅錳合金及其制備方法，主要采用推板窯法，(I)將普通硅錳和普通硅鐵為原料或普通硅錳、普通硅鐵和金屬錳為原料，按目標(biāo)配比配料；(2)粉碎后，過60目篩；(3)混合均勻后加入物料重量7-9%質(zhì)量濃度為8%的聚乙烯醇水溶液；(4)造粒，制成粒徑10-40mm的球狀物；(5)將球狀物裝入坩禍送入推板窯，通入高純氮?dú)猓３?0-70Pa的壓力，1000-1250°C反應(yīng)5_7小時(shí)，冷卻后得到高氮硅錳合金。該技術(shù)主要缺點(diǎn):(I)反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，反應(yīng)最少需要5小時(shí)，不算粉碎、混料和造粒時(shí)間，5小時(shí)后隨爐冷卻，才能完成一個(gè)生廣周期；(2)碳含量易超標(biāo)，混料中加入的聚乙烯醇水溶液，在500-600°C大量分解，造成游離碳，使得鋼種碳超標(biāo)；(3)設(shè)備投入大，推板窯設(shè)備昂貴且維護(hù)成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種氮化硅錳合金的制備方法，縮短工藝流程，降低反應(yīng)時(shí)間和成本。
[0005]具體技術(shù)方案為:
[0006]氮化硅錳合金的高溫自蔓延合成方法，包括以下步驟:
[0007](I)根據(jù)對(duì)氮化硅錳的品質(zhì)需求，進(jìn)行配料計(jì)算；
[0008](2)以75硅鐵、錳鐵粉為原料按照配料計(jì)算進(jìn)行稱重，原料粒度50— 300目，加入化學(xué)激勵(lì)劑，化學(xué)激勵(lì)劑加入量為原料重量的1-10% ;
[0009](3)進(jìn)行干粉混合和均勻化；
[0010](4)將均勻化和混均后的粉體裝入反應(yīng)舟，放入高溫自蔓延爐內(nèi)，抽真空后，通入高純氮?dú)?，壓力控制?MPa ；
[0011](5)借助外部熱激勵(lì)，點(diǎn)火、誘發(fā)局部反應(yīng)；根據(jù)反應(yīng)物料量，可以同時(shí)開啟1-3處點(diǎn)火；
[0012](6)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行氮化直至反應(yīng)結(jié)束，得到氮化硅錳合金。
[0013]化學(xué)激勵(lì)劑，主要Mg粉、Ti粉、鋁粉和聚氯乙烯為主。
[0014]所獲得的氮化硅錳合金各物質(zhì)質(zhì)量含量為N20-35%，Mnl5-25%，Si40-50%,P ^ 0.04%, S ^ 0.05，余量為鐵和其它金屬元素。
[0015]本發(fā)明提供的氮化硅錳合金的高溫自蔓延合成方法，通過熱力學(xué)計(jì)算為前提，設(shè)計(jì)原料化學(xué)反應(yīng)過程，以原料化學(xué)反應(yīng)的自身放熱為核心，通過外部少量熱量誘發(fā)原料化學(xué)反應(yīng)體系，局部發(fā)生反應(yīng)啟動(dòng)燃燒合成，形成燃燒波，此后，隨著燃燒波的推進(jìn)，整個(gè)反應(yīng)過程在自身放出的熱量下，燃燒生成目標(biāo)產(chǎn)物。該方法顯著的優(yōu)點(diǎn)在于:(1)反應(yīng)速度快，整個(gè)工藝過程在40分鐘以內(nèi)；(2)節(jié)能綠色環(huán)保，除了需要極少量的外部能量啟動(dòng)反應(yīng)幾乎無能量消耗，目標(biāo)產(chǎn)物的合成主要依賴自身放熱反應(yīng)完成。反應(yīng)中無有害物質(zhì)的排放和揮發(fā)，僅使用高純氮?dú)庾鳛闅庠?3)設(shè)備投入少，工藝簡(jiǎn)單，僅需自蔓延反應(yīng)爐，混料設(shè)備，一個(gè)生產(chǎn)周期在I小時(shí)之內(nèi)；(4)生產(chǎn)能力機(jī)動(dòng)靈活，可根據(jù)市場(chǎng)需求，通過增減開啟自蔓延反應(yīng)爐數(shù)目，調(diào)節(jié)產(chǎn)能；(5)生產(chǎn)效率高，成本低，除了反應(yīng)時(shí)間大大縮短外，一個(gè)工人可以一個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)，操作3-4臺(tái)自蔓延反應(yīng)爐。
【具體實(shí)施方式】
[0016]結(jié)合實(shí)施例說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】:
[0017]實(shí)施例1
[0018]氮化硅錳合金的高溫自蔓延合成方法，包括以下步驟:
[0019](I)根據(jù)對(duì)氮化硅錳的品質(zhì)需求，進(jìn)行配料計(jì)算；
[0020](2)以75硅鐵、錳鐵粉為原料按照配料計(jì)算進(jìn)行稱重，原料粒度小于300目，加入化學(xué)激勵(lì)劑，化學(xué)激勵(lì)劑加入量為原料重量的10% ;
[0021](3)進(jìn)行干粉混合和均勻化；
[0022](4)將均勻化和混均后的粉體裝入反應(yīng)舟，放入高溫自蔓延爐內(nèi)，抽真空后，通入高純氮?dú)?，壓力控制?MPa ；
[0023](5)借助外部熱激勵(lì)，點(diǎn)火、誘發(fā)局部反應(yīng)；
[0024](6)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行氮化，反應(yīng)過程在40分鐘內(nèi)，得到氮化硅錳合金。
[0025]實(shí)施例2
[0026]氮化硅錳合金的高溫自蔓延合成方法，包括以下步驟:
[0027](I)根據(jù)對(duì)氮化硅錳的品質(zhì)需求，進(jìn)行配料計(jì)算；
[0028](2)以75硅鐵、錳鐵粉為原料按照配料計(jì)算進(jìn)行稱重，原料粒度小于300目，加入化學(xué)激勵(lì)劑，化學(xué)激勵(lì)劑加入量為原料重量的1% ;
[0029](3)進(jìn)行干粉混合和均勻化；
[0030](4)將均勻化和混均后的粉體裝入反應(yīng)舟，放入高溫自蔓延爐內(nèi)，抽真空后，通入高純氮?dú)?，壓力控制?MPa ；
[0031](5)借助外部熱激勵(lì)，點(diǎn)火、誘發(fā)局部反應(yīng)；
[0032](6)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行氮化，反應(yīng)過程在40分鐘內(nèi)，得到氮化硅錳合金。
[0033]實(shí)施例3
[0034]氮化硅錳合金的高溫自蔓延合成方法，包括以下步驟:
[0035](I)根據(jù)對(duì)氮化硅錳的品質(zhì)需求，進(jìn)行配料計(jì)算；
[0036](2)以75硅鐵、錳鐵粉為原料按照配料計(jì)算進(jìn)行稱重，原料粒度小于300目，加入化學(xué)激勵(lì)劑，化學(xué)激勵(lì)劑加入量為原料重量的5% ;
[0037](3)進(jìn)行干粉混合和均勻化；
[0038](4)將均勻化和混均后的粉體裝入反應(yīng)舟，放入高溫自蔓延爐內(nèi)，抽真空后，通入高純氮?dú)?，壓力控制?MPa ；
[0039](5)借助外部熱激勵(lì)，點(diǎn)火、誘發(fā)局部反應(yīng)；
[0040](6)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行氮化，反應(yīng)過程為40分鐘，得到氮化硅錳合金。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.氮化硅錳合金的高溫自蔓延合成方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)根據(jù)對(duì)氮化硅錳的品質(zhì)需求，進(jìn)行配料計(jì)算； (2)以75硅鐵、錳鐵粉為原料按照配料計(jì)算進(jìn)行稱重，原料粒度50—300目，加入化學(xué)激勵(lì)劑，化學(xué)激勵(lì)劑加入量為原料重量的1-10% ; (3)進(jìn)行干粉混合和均勻化； (4)將均勻化和混均后的粉體裝入反應(yīng)舟，放入高溫自蔓延爐內(nèi)，抽真空后，通入高純氮?dú)猓瑝毫刂圃?MPa ； (5)借助外部熱激勵(lì)，點(diǎn)火、誘發(fā)局部反應(yīng)；根據(jù)反應(yīng)物料量，可以同時(shí)開啟1-3處點(diǎn)火； (6)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行氮化直至反應(yīng)結(jié)束，得到氮化硅錳合金。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種合金材料的制備方法，具體為氮化硅錳合金的高溫自蔓延合成方法，以75硅鐵、錳鐵粉為原料按照配料計(jì)算進(jìn)行稱重，加入化學(xué)激勵(lì)劑，均勻化和混均后的粉體裝入反應(yīng)舟，放入高溫自蔓延爐內(nèi)，抽真空后，通入高純氮?dú)?，壓力控制?0MPa，借助外部熱激勵(lì)，點(diǎn)火、誘發(fā)局部反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束得到氮化硅錳合金。該方法的工藝流程短，生產(chǎn)成本低，反應(yīng)速度快，節(jié)約能源，并且整個(gè)工藝過程無有害物質(zhì)的排放。
【IPC分類】C22C1-10
【公開號(hào)】CN104878239
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510330424
【發(fā)明人】劉福東, 齊文斌, 徐信, 陳德禮, 許威, 陳曦, 高海軍, 申林, 張長(zhǎng)遠(yuǎn), 劉樹會(huì)
【申請(qǐng)人】白城福佳科技有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年6月15日