氮化硅锰合金的微波合成方法技术

氮化硅锰合金的微波合成方法，以２．４５ＧＨｚ微波为热源，以硅铁、金属锰、工业硅为原料，以干原料份质量之和为１００计，７４份硅含量７５～７７％硅铁、１９份锰含量９９．７％金属锰、７份硅含量９９．８％工业硅，其粒度均≤８０目，原料干混匀加入总原料量２～３％的水玻璃溶液湿混匀后，压成１００ｍｍ×２３０ｍｍ×１００ｍｍ的料块后摆放于料车上入干燥窑干燥，干燥后料块摆放在微波隧道窑用推板上，以４．５米／ｈ速度连续推入微波隧道窑内，并向窑内通入纯氮气，压力为０．０１ＭＰａ～０．０２ＭＰａ，在氮气气氛下预热后，于９５０～１４５０℃高温下经连续氮化、烧结后冷却出窑，得到合格氮化硅锰合金。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种以微波为加热热源高温合成氮化硅锰合金的方法。
技术介绍
氮化硅锰合金(Fe-SiMnN)中的主要物质是氮化锰和氮化硅。锰在炼钢中起着脱 氧、脱硫和合金化等作用。锰的存在能消除或减弱因硫引起的热脆性，从而提高钢的热加工 性能；锰能细化珠光体晶粒并提高珠光体钢的强度，同时也能提高钢的淬透性。氮化硅具 有高温热稳定性、抗热震性、抗冷热冲击性，化学稳定性和良好的电绝缘性及质硬性。而氮 化硅锰兼容氮化锰和氮化硅的特殊性能，并且硅、锰与氮同时结合后其性能也更加优越。现 在氮化硅锰合金广泛用于取向硅钢、超高温燃气透平，飞机引擎，透平叶片，热交换器，电炉寸。我们传统氮化硅锰的生产一般在真空电阻炉内采用热辐射加热方式进行，原料经 过球磨、压块，在1170K-1670K的氮气气氛中合成氮含量为26%以上的复合合金。传统方法 的不足主要为氮化时间长、氮含量低及冶炼电耗高、生产效率低等缺点。
技术实现思路
本项专利技术要解决的是改变现有工艺对炉料加热的导热方式，攻克现有的氮化冶 炼技术缺陷，提出以微波为加热热源，利用微波高温氮化隧道窑生产氮化硅锰合金，此方法 可以在较短的时间内使炉料加热升温至工艺需要值，能使冶炼电耗大幅下降，在氮化冶炼 工艺上具有突破性创新。，其特征是以2. 45GHz微波为热源，以硅铁、金属 锰、工业硅为原料，按照干料的质量计，其原料质量份之和为100，其中，74份硅含量75 77%粒度<80目的硅铁、19份锰含量99. 7%粒度< 80目的金属锰、7份硅含量99. 8%粒 度< 80目的工业硅，将前述原料干混均勻后，再加入前述总原料质量之和2 3 %的水玻璃 溶液作为粘结剂进行湿混，将湿混均勻的原料压制成100mmX 230mmX IOOmm的料块，然后 将该料块摆放于料车上送入干燥窑进行干燥，再将干燥后的料块摆放于频率为2. 45GHz的 微波隧道窑用推板上，以4. 5米/h速度将料块连续不断的推入微波隧道窑内，并向微波隧 道窑内通入纯度彡99. 3%的氮气，氮气压力保持在0. OlMPa 0. 02MPa之间，以排出窑内空 气，在氮气气氛下于100 300°C预热2. 5小时，再于950 1450°C高温下连续氮化冶炼， 再经高温烧结后冷却出窑，得到合格的氮化硅锰合金。上述的，其所述的料块于1150°C保持4小时，以进 行充分的氮化反应。上述的，其所述的料块在氮化结束后，于1450°C下 再经过高温烧结1.5小时。本专利技术与现有技术相比具有如下显著进步1、取消真空系统，物料由内向外被加热，加热均勻，节能明显。2、使用的耐火材料蓄热量低，仅在微波源处有水冷，其他部分均无水冷，热损失 低，可节省大量水资源。3、可以连续生产，提高作业率。4、每组微波源使用寿命在5000小时左右，其他设备维护保养简单，该套设备年维 护费用约为原设备造价的10%左右。5、作业环境清洁舒适，是一种节能减排的方法。6、本专利技术的合成温度比传统的合成温度低100 200°C，合成保温时间仅为传统 工艺合成保温时间的1/3，甚至更短，节省电耗50%左右，充分发挥了微波合成的高效、省 时、节能减排的特点，有着广阔的工业应用前景。附图说明附图为氮化硅锰合金的微波合成工艺流程图 具体实施例方式从附图可见，本专利技术，其特征是以2. 45GHz微波 为热源，以硅铁、金属锰、工业硅为原料，按照干料的质量计，其原料质量份之和为100， 其中，74份硅含量75 77 %粒度< 80目的硅铁、19份锰含量99. 7 %粒度< 80目的 金属锰、7份硅含量99. 8 %粒度< 80目的工业硅，将前述原料干混均勻后，再加入前述 总原料质量之和2 3%的水玻璃溶液作为粘结剂进行湿混，将湿混均勻的原料压制成 IOOmmX 230mmX IOOmm的料块，然后将该料块摆放于料车上送入干燥窑进行干燥，再将干 燥后的料块摆放于频率为微波隧道窑用推板上，以4. 5米/h速度将料块连续不断的推入 微波隧道窑内，并向微波隧道窑内通入纯度彡99. 3%的氮气，氮气压力保持在0. OlMPa 0. 02MPa之间，以排出窑内空气，在氮气气氛下于100 300°C预热2. 5小时，于950 1450°C高温下连续氮化冶炼，料块于1150°C保持4小时，以进行充分的氮化反应。此外料块 在氮化结束后，于1450°C下再经过高温烧结1. 5小时，得到合格的氮化硅锰合金，其各组分 及质量百分含量分别为:N26. 8%, Mn 13. 65%, Si43. 5%, CO. 0034%, P0. 025%, SO. 01%, Fel2%,余量为其它微量元素。本专利技术的工作原理是用微波合成氮化硅锰合金是利用工业微波炉加热来合成 氮化硅锰的一种新式冶炼加热方式。传统的加热是依靠发热体将热能通过对流、传导或辐 射方式传递至被加热物质而达到某一温度，热量从外向内传递，温度分布不均勻，升温速度 慢，合成时间长、能耗高；而本专利技术用微波合成则是利用微波独特的波段与材料的基本结 构耦合而使其材料整体加热的一种加热方式。与普通方法相比，热量不必以热传导的形式 从表面向物料内部传递，直接将能量作用于整个物料，在物料内部瞬时转化为热量，大大缩 短了加热时间，温度分布均勻，具有明显节能减排的效果。其反应原理为3Mn+N2 = Mn3N2, 3Si+2N2 = Si3N4。本文档来自技高网...

【技术保护点】
氮化硅锰合金的微波合成方法，其特征是以２．４５ＧＨｚ微波为热源，以硅铁、金属锰、工业硅为原料，按照干料的质量计，其原料质量份之和为１００，其中，７４份硅含量７５～７７％粒度≤８０目的硅铁、１９份锰含量９９．７％粒度≤８０目的金属锰、７份硅含量９９．８％粒度≤８０目的工业硅，将前述原料干混均匀后，再加入前述总原料质量之和２～３％的水玻璃溶液作为粘结剂进行湿混，将湿混均匀的原料压制成１００ｍｍ×２３０ｍｍ×１００ｍｍ的料块，然后将该料块摆放于料车上送入干燥窑进行干燥，再将干燥后的料块摆放于频率为２．４５ＧＨｚ的微波隧道窑用推板上，以４．５米／ｈ速度将料块连续不断的推入微波隧道窑内，并向微波隧道窑内通入纯度≥９９．３％的氮气，氮气压力保持在０．０１ＭＰａ～０．０２ＭＰａ之间，以排出窑内空气，然后在氮气气氛下于１００～３００℃预热２．５小时，再于９５０～１４５０℃高温下连续氮化冶炼，再经高温烧结后冷却出窑，得到合格的氮化硅锰合金。

【技术特征摘要】
氮化硅锰合金的微波合成方法，其特征是以2.45GHz微波为热源，以硅铁、金属锰、工业硅为原料，按照干料的质量计，其原料质量份之和为100，其中，74份硅含量75～77％粒度≤80目的硅铁、19份锰含量99.7％粒度≤80目的金属锰、7份硅含量99.8％粒度≤80目的工业硅，将前述原料干混均匀后，再加入前述总原料质量之和2～3％的水玻璃溶液作为粘结剂进行湿混，将湿混均匀的原料压制成100mm×230mm×100mm的料块，然后将该料块摆放于料车上送入干燥窑进行干燥，再将干燥后的料块摆放于频率为2.45GHz的微波隧道窑用推板上，以4.5米...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐玉鹏，刘福东，孙岩铎，柏森，高辉，高海军，朱宏伟，李志峰，张喜瑞，刘德明，崔贤，
申请(专利权)人：中钢集团吉林铁合金股份有限公司，
类型：发明
国别省市：22[中国|吉林]