[发明专利]氮化硅锰合金的微波合成方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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，电炉等。

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。

发明内容

本项发明要解决的是：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。

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，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。

上述的氮化硅锰合金的微波合成方法，其所述的料块于1150℃保持4小时，以进行充分的氮化反应。

上述的氮化硅锰合金的微波合成方法，其所述的料块在氮化结束后，于1450℃下再经过高温烧结1.5小时。

本发明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，加热均匀，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、本发明的合成温度比传统的合成温度低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

具体实施方式