CN101994083A - 以微波为热源生产氮化铬铁的方法 - Google Patents
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Abstract
一种以微波为热源生产氮化铬铁的方法，以2.45GHz微波为热源，将粒度≤10mm的中碳铬铁、低碳铬铁、微碳铬铁颗粒在0.005～0.01MPa氮气气氛下经过2～2.5小时的预热从室温升到900℃，然后保持在900℃～1500℃进行4～6小时的氮化反应和烧结致密化，冷却后所得到的氮化铬铁含氮量为3wt％～6wt％。微波氮化合成氮化铬铁合金很好的解决了传统冶炼氮化铬铁电耗高，冶炼时间长，物料温度场不均匀，以及产品外观质量差等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种以微波为热源生产氮化铬铁的方法。
背景技术
氮化铬铁(Fe-CrN)中的主要物质是氮化铬。铬在炼钢中主要起着合金化的作用，铬元素能够改善钢的机械性能和使钢具有特殊的物理性能及化学性能，是钢中的重要的合金元素。氮化铬铁广泛用于不锈钢、耐热钢、耐腐蚀钢、合金钢等特种钢冶炼生产，氮扩大奥氏体区的作用是镍的30倍左右，可部分代替贵重金属镍，降低生产成本。
现今传统氮化铬铁的生产是在真空电阻炉内进行，采用辐射加热方式进行合成生产，利用真空电阻炉对原料铬铁进行长时间氮化，合成氮含量为4％以上的氮化铬铁复合合金。传统方法的不足之处主要为氮化时间过长、冶炼温度高，冶炼过程不易控制，外观质量差，同时又存在冶炼电耗高、制造成本高，生产效率低等缺点。
发明内容
本发明要解决的问题是：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，研究出一种以微波为热源氮化合成生产氮化铬铁的方法，采用此方法，可以在较短的时间、较低的温度、较低的氮气压力下完成对炉料加热升温至工艺要求，以合成氮化铬铁合金。能够使冶炼电耗大幅度降低，实现氮化冶炼工艺上具有突破性的进展。
一种以微波为热源生产氮化铬铁的方法，以中碳铬铁、低碳铬铁、微碳铬铁为原料进行微波加热氮化合成，将粒度≤10mm的中碳铬铁、低碳铬铁、微碳铬铁颗粒铺放在微波隧道窑用推舟内，利用推板连续不断自动地将物料推入微波高温氮化隧道窑内，在0.005～0.01MPa压力的氮气气氛下，从温室升到900℃预热2～2.5小时，微波合成温度控制在900～1500℃，合成时间4～6小时后，冷却出窑后所得到的合成物为成品氮化铬铁，经过微波加热氮化合成的氮化铬铁含氮量为3wt％～6wt％。
上述的一种以微波为热源生产氮化铬铁的方法，其氮化保温区间为1050～1150℃。
本发明与现有的冶炼氮化产品有如下显著的进步和积极的效果：
1.可取消传统的真空电阻炉冶炼系统、焙烧碳素铬铁的工艺和重熔工艺。
2.加热均匀，物料由内向外被加热。
3.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，并可节约大量水资源。
4.可以连续生产，提高作业率。
5.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，该套设备年维扩费用约为原设备造价的10％左右。
6.作业环境清洁舒适，具有节能减排明显效果。
7.有合成温度低、合成时间短及能耗低等一系列优势。
氮化铬铁采用微波设备合成具有很明显的优势，合成温度比传统的制备温度低100～200℃，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、节能的特点，有着广阔的工业应用前景。
附图说明
附图为本发明以微波为热源生产氮化铬铁的工艺流程图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式，对本发明进一步说明如下。将粒度≤10mm的中碳铬铁、低碳铬铁、微碳铬铁颗粒铺放在微波隧道窑用推舟内，利用推板连续不断自动地将物料推入微波频率为2.45GHz的微波高温氮化隧道窑内，通入纯度为99.5％以上的纯净氮气，在0.005～0.01MPa压力的氮气气氛下，从温室到900℃预热2～2.5小时，微波合成温度控制在900～1500℃，合成时间4～6小时后，最佳氮化保温区间为1050～1150℃，冷却出窑后所得到的合成物为成品氮化铬铁合金，经过微波加热氮化合成的氮化铬铁含氮量为3wt％～6wt％。
本发明的工作原理：微波合成是利用工业微波炉加热来合成材料的一种新兴冶炼加热方式。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，温度分布不均匀，升温速度慢，合成时间长、能耗高；而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产生的材料介质损耗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，温度分布均匀。其反应原理为：Cr+1/2N2＝CrN；2Cr+1/2N2＝Cr2N。
Claims (2)
1.一种以微波为热源生产氮化铬铁的方法，以中碳铬铁、低碳铬铁、微碳铬铁为原料进行微波加热氮化合成，将粒度≤10mm的中碳铬铁、低碳铬铁、微碳铬铁颗粒铺放在微波隧道窑用推舟内，利用推板连续不断自动地将物料推入微波高温氮化隧道窑内，在0.005～0.01MPa压力的氮气气氛下，从温室升到900℃预热2～2.5小时，微波合成温度控制在900～1500℃，合成时间4～6小时后，冷却出窑后所得到的合成物为成品氮化铬铁，经过微波加热氮化合成的氮化铬铁含氮量为3wt％～6wt％。
2.根据权利要求1所述的一种以微波为热源生产氮化铬铁的方法，其氮化保温区问为1050～1150℃。
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