CN104593632B - 一种氮化铌铁合金的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氮化铌铁合金的制备方法，包括前处理、制备步骤，具体是将原料铌铁合金研磨成颗粒，用粘结剂接成球体，然后放入电热炉后进行密封，抽出炉子中的空气，鼓入脱氧处理的氮气，通电加热电热炉，炉中温度升温达到1200~1220℃时保温6~8小时开始降温，降温到900~1000℃时保温2~4小时，再继续降温到600~700℃，保温2~4小时，然后冷却到室温，得到目标物。本发明提供了一种将铌铁合金电热炉加热三段式保温处理生产氮化合金的方法，实现了氮化铌铁合金成功制取，生产的氮化铌铁能够满足钢铁冶炼的需要，且与传统的氮化铌铁制备工艺相比，本发明流程简单，生产成本低，经济和社会效益显著。

Description

一种氮化铌 铁合金的制备方法
技术领域
本发明属于材料科学技术领域，具体涉及一种氮化铌铁合金的制备方法。
背景技术
铌铁合金是在钢铁冶炼过程中使用很广泛的一种合金，在钢铁生产过程中，加入铌铁等合金通过微合金化来达到提高钢材强度的效果。为了充分发挥铌的微合金强化作用，一般都需要在炼钢时加入适量的氮化合金，与微合金元素铌形成强的碳氮化物，提高微合金元素的析出强化和沉淀强化作用。在近年来钢铁行业形势不景气的情况下，钢材的生产成本压力很大；而氮化合金的价格成为制约钢铁冶炼成本的一个重要因素，如果能够直接研发出氮化铌铁合金而不需再加入其他氮化合金，将会大大降低钢铁冶炼的成本。目前氮化铌铁合金的制备主要是用碳热还原的方法，该方法的缺点是许多金属会生成碳化物、流程复杂、生产成本较高，加热温度高，对设备的耐高温能力要求较大，设备维护费用昂贵。因此，开发一种不会生成碳化物、流程简单、生产成本低的制备氮化铌铁合金的方法是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氮化铌铁合金的制备方法。
本发明的目的是这样实现的，包括前处理、制备步骤，具体包括：
A、前处理：将原料铌铁合金研磨成颗粒，用粘结剂接成球体；
B、制备：将前处理后的原料球体放入电热炉后进行密封，抽出炉子中的空气，鼓入脱氧处理的氮气，通电加热电热炉，炉中温度升温达到1200~1220℃时保温6~8小时开始降温，降温到900~1000℃时保温2~4小时，再继续降温到600~700℃，保温2~4小时，然后冷却到室温，得到目标物。
本发明提供了一种将铌铁合金电热炉加热三段式保温处理生产氮化合金的方法，实现了氮化铌铁合金成功制取，生产的氮化铌能够满足钢铁冶炼的需要，且与已经有报道的制取氮化铌铁工艺相比，流程简单，生产成本低，经济和社会效益显著。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明所述制备氮化铌铁合金的方法，包括前处理、制备步骤，具体包括：
A、前处理：将原料铌铁合金研磨成颗粒，用粘结剂接成球体；
B、制备：将前处理后的原料球体放入电热炉后进行密封，抽出炉子中的空气，鼓入脱氧处理的氮气，通电加热电热炉，炉中温度升温达到1200~1220℃时保温6~8小时开始降温，降温到900~1000℃时保温2~4小时，再继续降温到600~700℃，保温2~4小时，然后冷却到室温，得到目标物。
A 步骤所述的研磨的粒径为0.5~0.8mm。
A 步骤所述的粘结剂为聚乙烯醇。
A 步骤所述的粘接的球体的直径为1~2cm。
B 步骤所述的电热炉的额定功率为2~3KW、额定温度为1200~1400℃。
B 步骤所述的氮气量为维持压力在4.6~4.8 个大气压。
B 步骤所述的升温的速率为5~6℃ /min。
B 步骤所述的降温的速率为6~10℃ /min。
本发明具有以下优点和效果：将铌铁合金粉碎之后，粘接成球后放入电热炉，然后抽空电热炉中空气，可以最大程度的避免加热过程中混合合金的氧化；然后往炉中通入经过脱氧后氮气，维持氮气的压力在4.6-4.8个大气压之间，炉中氮气的浓度高，能够加快反应的速度，缩短加热反应的时间，节约用电的成本；此方法处理后的铌铁合金，氮含量较高，成本较低，经济效益和社会效益显著；本发明生产的氮化铌铁合金成分能够很好的满足炼钢过程中生产的需要。
实施例1
A、工艺准备：将铌铁合金分别研磨成直径在0.5~0.6mm的颗粒，再用聚乙烯醇粘接成直径1.5cm的球体，放入额定功率为2.5千瓦、额定温度为1350℃电热炉后进行密封，然后将炉子中的空气抽出，然后向电热炉中鼓入经过脱氧处理的氮气，维持氮气的压力在4.6~4.8个大气压。
B、温度控制：通电开始加热电热炉，炉中温度达到1200℃开始进行保温，在1200℃下保温7个小时后开始降温，降温到950℃，然后在950℃下保温3个小时，在继续降温到650℃保温3个小时，然后断电降温。整个过程中一直维持炉中氮气的压力在4.6~4.8个大气压之间。
C、取出氮化后的合金：合金冷却到室温后取样分析：
Nb：65.35wt%、C：0.32wt%、N：6.51wt%、P：0.028wt%、S：0.042wt%。
实施例2
A、工艺准备：将铌铁合金分别研磨成直径在0.7~0.8mm的颗粒，再用聚乙烯醇粘接成直径1cm的球体，放入额定功率为2千瓦、额定温度为1200 ℃电热炉后进行密封，然后将炉子中的空气抽出，然后向电热炉中鼓入经过脱氧处理的氮气，维持氮气的压力在4.6~4.8个大气压。
B、温度控制：通电开始加热电热炉，炉中温度达到1200℃开始进行保温，在1200℃下保温6个小时后开始降温，降温到900℃，然后在900℃下保温2个小时，在继续降温到600℃保温2个小时，然后断电降温。整个过程中一直维持炉中氮气的压力在4.6~4.8个大气压之间。
C、取出氮化后的合金：合金冷却到室温后取样分析：
Nb：62.31wt%、C：0.28wt%、N：6.12wt%、P：0.035wt%、S：0.025wt% 。
实施例3
A、工艺准备：将铌铁合金分别研磨成直径在0.6~0.7mm的颗粒，再用聚乙烯醇粘接成直径2cm的球体，放入额定功率为3千瓦、额定温度为1400℃电热炉后进行密封，然后将炉子中的空气抽出，然后向电热炉中鼓入经过脱氧处理的氮气，维持氮气的压力在4.6~4.8个大气压。
B、温度控制：通电开始加热电热炉，炉中温度达到1220℃开始进行保温，在1220℃下保温8个小时后开始降温，降温到1000℃，然后在1000℃下保温4个小时，在继续降温到700℃保温4个小时，然后断电降温。整个过程中一直维持炉中氮气的压力在4.6~4.8个大气压之间。
C、取出氮化后的合金：合金冷却到室温后取样分析：
Nb：63.77wt%、C：0.77wt%、N：7.36wt%、P：0.045wt%、S：0.052wt%。

Claims (6)

1.一种制备氮化铌铁合金的方法，其特征在于包括前处理、制备步骤，具体包括：
A、前处理：将原料铌铁合金研磨成粒径为0.5~0.8mm的颗粒，用粘结剂聚乙烯醇粘接成球体；
B、制备：将前处理后的原料球体放入电热炉后进行密封，抽出炉子中的空气，鼓入脱氧处理的氮气，通电加热电热炉，炉中温度升温达到1200~1220℃时保温6~8小时开始降温，降温到900~1000℃时保温2~4小时，再继续降温到600~700℃，保温2~4小时，然后冷却到室温，得到目标物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于A 步骤所述粘接球体的直径为1~2cm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于B 步骤所述电热炉的额定功率为2~3kW、额定温度为1200~1400℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于B 步骤所述氮气量为维持压力在4.6~4.8个大气压。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于B 步骤所述升温的速率为5~6℃/min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于B 步骤所述降温的速率为8~10℃/min。
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