CN109536815A - 一种制备氮化锰合金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种制备氮化锰合金的方法，将含锰的固体原料(或者在其中加入硅、铁、碳源中的一种或多种)加料到电加热回转窑或者立窑中，在氮化气氛下在回转窑中或者立窑中，所述的锰原料依次经过预热、加热、降温过程(统称为加热过程)，然后出料，制备得到氮化锰合金。在所述的加热过程中，通过电源电极对处于所述的加热段中的所述的含锰固体原料和/或其在所述的加热过程中变化所得的物料(以下统称为物料)直接通电，通过物料料堆自身的电阻发热而加热物料，并且所述的物料在所述的电加热回转窑或立窑中经过的最高温度不低于750℃。本发明的优点是热效率高、电耗低、产品一致性好、工艺稳定、生产能力大。

Description

一种制备氮化锰合金的方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，涉及氮化锰合金的制备方法。
背景技术
氮化锰合金主要用作炼钢炉料，添加到钢水中起到增氮和锰合金化的作用。传统的锰合金化的方法往往是在钢水中加入锰铁、硅锰等合金材料，这样只是少了同时加入氮元素的方便性。但是氮元素在钢中有着重要的作用，甚至在不锈钢中用以取代部分的镍。所以炼钢过程中一般通过吹氮或者将氮元素与铬、钒、硅等合金化后加入，氮化锰合金也是往钢水中加入氮元素的一种方式。
本发明所述的氮化锰合金，含有氮化锰，另外可能加入硅和/或铁，形成含硅或铁的氮化锰合金，在本发明文件中统称为氮化锰合金。
氮化锰合金的生产，在产品中需要很低的碳含量的情况下，一般采用金属锰、电解锰、硅锰合金、锰铁合金为原料，在900℃左右用氮气和氨气或者氢气氮化。在对产品中碳含量要求不严格的情况下，可以采用二氧化锰、二氧化硅、氧化铁等作金属原料，在原料中配碳，然后在氮化气氛中碳热还原氮化得到氮化锰合金。进行碳热还原氮化的时候，反应温度比较高，一般达到1200℃以上。
现有的生产氮化锰合金的方法可以分为三大类。
第一类为在回转窑中连续生产。都是采用外热回转窑，回转窑回转管为耐高温不锈钢。然而一般耐高温不锈钢，最高长期使用温度也不会超过1000℃。外热热源，无论是电加热还是燃气加热，热量都必须先传递给回转管，再由回转管传递给内部的物料。回转管内部通有氮化气氛，窑内物料一方面要与氮化气氛传热传质，又要与回转管内壁传热，因此物料不能堆积太厚，回转窑内部物料填充率很少超过20%的，即使填充率低，回转管外壁已经达到1000℃的情况下，窑内物料也很难上900℃。因此使用外加热回转窑生产氮化锰合金，产量低、设备寿命短、能耗高，而且一般以金属锰或者锰合金为原料。
第二类为采用渗氮炉对金属锰、锰合金渗氮，或者采用氧化物原料，碳热还原氮化。渗氮炉一般将原料装入金属网或框或罐中，一炉一炉的间歇进行生产。包括有用高热不锈钢罐盛装原料，在不锈钢罐外部电加热或者燃气加热，也是不能连续生产。比之外热式回转窑，热效率更低，而且产量更小，而且操作不便。
第三类为采用氮化气氛下推板窑生产。一般将原料盛装在坩埚里面推入推板窑。推板窑最高温度可以达到1600℃，因此该工艺可以采用金属锰或锰合金氮化进行生产，也可以采用锰氧化物用碳热还原氮化进行生产。推板窑一般以硅碳棒、硅钼棒或者钼丝为电加热发热元件，热力学需要从发热元件传递到物料，热效率低，产量也比较小，装卸物料麻烦、而且有坩埚、硅碳棒硅钼棒等易耗品。
发明人虽然在2007年提交过回转窑氮化锰的生产方法的发明申请(中国专利CN101172586A)，并且在2013年申请了直热式回转窑专利(CN103335513A)，但是数年以来，并没有将这两者相结合生产氮化锰合金的报道。
综上所述，现有氮化锰合金生产过程，能耗高、操作不便、设备寿命短、同一套装置氮化锰合金种类单一、有的生产工艺和装置还限制了采用便宜的金属氧化物作为原料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能耗低、设备产能大、产品质量一致性好、工艺过程稳定的氮化锰合金生产工艺。通过在直热式回转窑或直热式立窑中用电源电极对含锰的固体原料和/或碳原料或者其在反应过程中生成的固体物料(以下统称为物料)直接通电，依靠物料自身的电阻或者原料颗粒或者块之间的接触电阻在电流的作用下发热而加热物料。由本发明人发明的直热式回转窑(中国专利CN103335513A)正好适合高温、且高温下导电的材料的加工生产，尤其需要氮化气氛等保护气氛的情况下，相比其它窑炉具有巨大的优势。
本发明的目的是这样实现的：
一种制备氮化锰合金的方法，将含锰的固体原料进料到反应炉中加热，加热过程中所述的固体原料在氮化气氛中反应合成氮化锰合金，其特征在于：
所述的反应炉为：炉膛具有加热段的电加热回转窑或者立窑(以下称为直热式回转窑和直热式立窑)，其中加热段设置有加热电源电极，通过该电极对处于加热段的被加热物料施加电压从而向被加热的物料馈入电流，利用在加热段堆积的被加热的物料的电阻发热加热被加热的物料；
所述的加热过程为：在直热式回转窑中或者直热式立窑中，所述的固体原料依次经过预热、加热、降温，然后出料；在所述的加热段中，通过电源电极对处于所述的加热段中的所述的固体原料和/或其在所述的加热过程中变化所得的物料(以下统称为物料)直接通电，通过处于加热段的物料自身的电阻或者物料颗粒或者块之间的接触电阻发热而加热物料，并且所述的物料在直热式回转窑或直热式立窑中经过的最高温度不低于750℃；
所述的氮化气氛的气压小于等于5MPa。
进一步的是，所述的含锰的固体原料里面含有铁、硅、氧、碳、氮、氢五种元素中的一种或一种以上。
进一步的是，所述氮化气氛为：氦气、氮气、氩气、氨气、氢气、一氧化碳、二氧化碳中的一种或一种以上的混合物或者抽真空，并且其中含有氮元素和/或具有还原性。
进一步的是，对所述的物料直接通电的电压为10～2000伏特，电流为10～100000安培。
进一步的是，所述的直热式回转窑为中国专利CN103335513A披露的电加热回转窑。
进一步的是，在所述的反应炉的加热段前设置有预热段和/或在所述的加热段后设置有降温段。
进一步的是，所述的氮化气氛从直热式回转窑或直热式立窑的出料端进入，并在直热式回转窑或直热式立窑中与物料运动方向逆向流动，尾气从直热式回转窑或直热式立窑的进料端撤出。
所述的固体原料在进入直热式回转窑或直热式立窑之前经过粉碎、混合、碾压或挤压、球磨、湿磨、和/或压块。
与已有技术相比，本发明具有如下优点：
1)以电极直接向物料中施加直流或者交流电压并通入电流，利用物料料堆的电阻在电流作用下发热，省却了热量从发热元件到物料的传热过程，避免了对炉体耐火材料和物料无区别的加热，热量利用率高，电耗低。而且避免了因为传热要求而致使物料堆积厚度较薄的限制，炉膛空间利用率提高(直热式回转窑内物料的填充率甚至可以超过50%，而一般回转窑填充率几乎没有超过20%的)，生产率提高，也使得直热式回转窑或直热式立窑装置可以做的更小。
2)由于采用对原料直接通电加热的方式进行加热反应，避免了使用硅碳棒、硅钼棒或者钼丝等电阻发热元件和坩埚。也使得物料更容易被加热到反应温度，使得反应速率较快，反应时间缩短，产品氧含量低，产品游离碳低、可以得到质量高的产品。
3)还原碳氮化过程在直热式回转窑中进行时，物料得到持续的翻动，进一步改善了反应过程中的传热传质过程，使得反应时间短，热效率高，产品质量均匀稳定，物料在直热式回转窑和直热式立窑内部都可以连续运动行进，便于大规模工业化生产，产品一致性好。
4)由于直热式回转窑中和直热式立窑中有预热段，物料自身发热，很容易升高到较高的反应温度，而且连续化生产过程中，运动到加热段的物料已经具有了一定的导电性，因此不一定必须使用金属锰或锰合金作为原料，可以采用氧化锰、二氧化硅、氧化铁等便宜的原料碳热还原氮化生产氮化锰合金，成本大为降低。
具体实施方式
现结合实施例说明本发明的具体技术解决方案。以下实施例只是说明本发明的技术方案可以可靠有效的实现，但本发明的技术解决方案并不仅限于以下实施例。
实施例1
将1500kg含量大于99%的电解锰粉碎过60目筛，在所得每100kg锰粉中加入10kg三聚氰胺，压块，按照150kg/h的进料速度进料到直热式回转窑 (中国专利CN103335513A披露的电加热回转窑) 中，直热式回转窑出料端通入高纯氮气和氨气，气体流速为80Nm3/h，气体与固体物料逆向运动。在直热式回转窑的中间的加热段两端设置有加热电源电极，通过该电极向加热段中的物料馈入3500A的电流。加热段最高温度1050℃。 产品在冷却到100℃以下后出料。所得氮化锰合金组成为85.3%Mn、13.9%N。
实施例2
将1500kg二氧化锰、金属硅、四氧化三铁的混合物用雷蒙磨磨碎到过160目筛，加入适量的石墨粉和沥青，双螺旋锥形混料机强力混合，轮碾机碾压3h，对辊压球机压球，进料到直热式立窑中，直热式立窑底端按照100kg/h的速度连续出料，进料速度维持直热式立窑顶部料位不低于直热式立窑顶部进料口30cm。直热式立窑底端通入高纯氮气，氮气流速为40Nm3/h，气体与固体物料逆向运动。在直热式立窑的中间的加热段两端设置有加热电源的电极，通过该电极向加热段中的物料馈入6000A的电流。加热段最高温度1300℃。 产品在冷却到100℃以下后出料。所得氮化锰合金含有硅和铁，N含量18.7%。

Claims (7)

1.一种制备氮化锰合金的方法，将含锰的固体原料进料到反应炉中加热，加热过程中所述的固体原料在氮化气氛中反应合成氮化锰合金，其特征在于：
所述的反应炉为：炉膛具有加热段的电加热回转窑或者立窑(以下称为直热式回转窑和直热式立窑)，其中加热段设置有加热电源电极，通过该电极对处于加热段的被加热物料施加电压从而向被加热的物料馈入电流，利用在加热段堆积的被加热的物料的电阻发热加热被加热的物料；
所述的加热过程为：在直热式回转窑中或者直热式立窑中，所述的固体原料依次经过预热、加热、降温，然后出料；在所述的加热段中，通过电源电极对处于所述的加热段中的所述的固体原料和/或其在所述的加热过程中变化所得的物料(以下统称为物料)直接通电，通过处于加热段的物料自身的电阻或者物料颗粒或者块之间的接触电阻发热而加热物料，并且所述的物料在直热式回转窑或直热式立窑中经过的最高温度不低于750℃；
所述的氮化气氛的气压小于等于5MPa。
2.根据权利要求1所述的一种制备氮化锰合金的方法，其特征在于：所述的含锰的固体原料里面含有铁、硅、氧、碳、氮、氢五种元素中的一种或一种以上。
3.根据权利要求1至2所述的一种制备氮化锰合金的方法，其特征在于：所述氮化气氛为：氦气、氮气、氩气、氨气、氢气、一氧化碳、二氧化碳中的一种或一种以上的混合物或者抽真空，并且其中含有氮元素和/或具有还原性。
4.根据权利要求1至3中任何一项所述的一种制备氮化锰合金的方法，其特征在于：对所述的物料直接通电的电压为10～2000伏特，电流为10～100000安培。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的制备氮化锰合金的方法，其特征在于：所述的直热式回转窑为中国专利CN103335513A披露的电加热回转窑。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的制备氮化锰合金的方法，其特征在于：在所述的反应炉的加热段前设置有预热段和/或在所述的加热段后设置有降温段。
7.根据权利要求1至6中任何一项所述的一种制备氮化锰合金的方法，其特征在于：所述的氮化气氛从直热式回转窑或直热式立窑的出料端进入，并在直热式回转窑或直热式立窑中与物料运动方向逆向流动，尾气从直热式回转窑或直热式立窑的进料端撤出。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110257646A (zh) * 2019-06-14 2019-09-20 长安大学 一种炼镁工艺与装置
CN110468315A (zh) * 2019-08-30 2019-11-19 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种富氮锰钒基材料的制备方法
CN110592377A (zh) * 2019-08-02 2019-12-20 长安大学 一种金属镁碳热还原工艺与装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5415500A (en) * 1977-07-06 1979-02-05 Denki Kagaku Kogyo Kk Method of producing alpha-type silicon mitride
CN101172586A (zh) * 2007-09-30 2008-05-07 冯良荣 一种制备氮化锰的方法
CN101372321A (zh) * 2008-10-21 2009-02-25 冯良荣 一种制备氮化钒的方法
US20120045358A1 (en) * 2009-04-28 2012-02-23 Hyundai Steel Company High manganese nitrogen-containing steel sheet having high strength and high ductility, and method for manufacturing the same
CN103112834A (zh) * 2012-10-17 2013-05-22 浙江欣万飞科技有限公司 一种制备超高氮化锰的方法
CN103335513A (zh) * 2012-12-10 2013-10-02 冯良荣 一种电加热回转窑
CN103601160A (zh) * 2013-11-29 2014-02-26 湖南源创高科工业技术有限公司 一种氮化锰的制备方法
CN103614582A (zh) * 2013-12-13 2014-03-05 东北大学 一种氮化锰产品的生产方法
CN103849829A (zh) * 2012-12-03 2014-06-11 安徽港铭新材料科技有限公司 一种锰氮合金的制备方法
CN107416779A (zh) * 2017-06-13 2017-12-01 王兆兵 一种高效节能的高纯氮化锰生产装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5415500A (en) * 1977-07-06 1979-02-05 Denki Kagaku Kogyo Kk Method of producing alpha-type silicon mitride
CN101172586A (zh) * 2007-09-30 2008-05-07 冯良荣 一种制备氮化锰的方法
CN101372321A (zh) * 2008-10-21 2009-02-25 冯良荣 一种制备氮化钒的方法
US20120045358A1 (en) * 2009-04-28 2012-02-23 Hyundai Steel Company High manganese nitrogen-containing steel sheet having high strength and high ductility, and method for manufacturing the same
CN103112834A (zh) * 2012-10-17 2013-05-22 浙江欣万飞科技有限公司 一种制备超高氮化锰的方法
CN103849829A (zh) * 2012-12-03 2014-06-11 安徽港铭新材料科技有限公司 一种锰氮合金的制备方法
CN103335513A (zh) * 2012-12-10 2013-10-02 冯良荣 一种电加热回转窑
CN103601160A (zh) * 2013-11-29 2014-02-26 湖南源创高科工业技术有限公司 一种氮化锰的制备方法
CN103614582A (zh) * 2013-12-13 2014-03-05 东北大学 一种氮化锰产品的生产方法
CN107416779A (zh) * 2017-06-13 2017-12-01 王兆兵 一种高效节能的高纯氮化锰生产装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈珏俐等: "氮化锰制备工艺研究进展", 《铁合金》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110257646A (zh) * 2019-06-14 2019-09-20 长安大学 一种炼镁工艺与装置
CN110592377A (zh) * 2019-08-02 2019-12-20 长安大学 一种金属镁碳热还原工艺与装置
CN110468315A (zh) * 2019-08-30 2019-11-19 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种富氮锰钒基材料的制备方法
CN110468315B (zh) * 2019-08-30 2021-06-08 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种富氮锰钒基材料的制备方法

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