氮化锰球生产工艺优化的技术方向

简要介绍了氮化锰生产的理论依据及工业生产氮化锰的工艺流程。采用热重分析方法研究了氮化锰产品在氩气下的热稳定性。研究结果表明:当温度升至800℃以上时,氮化锰会发生热分解,氮化温度对氮化锰产品的质量有重要影响;对氮化锰球产品的氮质量分数进行了检测分析,初步实验研究表明:产品氮质量分数低、成分偏差较大的原因是在氮化过程中氮化温度制度不合理以及锰氮反应放热引起了金属锰熔化。同时探讨了关于氮化锰球生产工艺优化的技术思路。     

氮化锰氮含量的工艺控制方法

介绍利用金属锰球,采用"固态氮化方法"生产氮化锰的原理和工艺。使用正交法,在氮化锰中试线上,利用纯氮气(≥99.95%),采用三种不同粒径的金属锰粉,分批次进行正交法试验,在恒定高纯氮气气氛(0.25 MPa)压力下,设定氮化温度和氮化时间,生产出不同氮含量的氮化锰产品,从而得出氮含量不同的氮化锰产品的工艺控制方法,有利于根据生产的质量技术要求,优化生产工艺。     

氮化锰硅合金的研发及氮含量影响因素分析

通过在理论上探讨真空法生产氮化锰硅的反应机制,简述了氮化锰硅研发试验方法及产品使用效果。对于氮化锰硅合金中氮含量进行了多因素多条件的分析。提出氮化反应前提高炉内真空度、氮化过程阶段性升温、反应后期提高氮气压力及原料粒度合理控制等方式,都将使氮化锰硅产品含氮量提高并且缩短冶炼周期,达到提高产品质量及产量的效果。     

锰球制备条件对氮化反应的影响

利用自制的密闭氮化系统研究不同制备条件的锰球的氮化反应.考察锰粉粒度、成球压力和黏结剂添加量对氮化反应的影响,并测量锰球氮化过程中实时增重和温度曲线.实验结果表明:锰粉粒度由16~40目变成60~80目时,球心温度到达峰值的时间由164 s缩短为101 s,球心最大温升由147℃增至233℃,氮化1 h的转化率由90.81%增至93.64%;成球压力由266 MPa增至443 MPa,球心峰值温度将提前89 s到达,球心最大温升将提高22℃,氮化1 h的转化率由91.59%增至94.92%;黏结剂添加量由1 g增至3 g,氮化1 h的转化率由92.90%降至89.80%;正态对数分布的概率密度函数可用来近似拟合转化速率与时间的关系.      

金属锰粉氮化过程动力学研究

为研究金属锰粉的渗氮机理,采用热重分析法分别研究了等温和非等温条件下的氮气中,不同粒度的金属锰粉的氮化反应动力学。研究表明:金属锰粉发生氮化反应的起始温度和氮化锰的分解温度分别为470℃和1 016℃。同一粒度下,随着温度升高,表观速率常数增大,但饱和氮含量反而下降,出现吐氮现象;同一温度下,锰粉粒度越小,氮化速率越快,达到平衡的时间越短。金属锰粉粒度从40目降到100目,氮化反应的表观活化能从189.2 kJ/mol降低到115.2 kJ/mol。不同温度下和不同粒度金属锰粉的氮化过程中界面化学反应是整个过程的控制步骤。     

氮气压力对锰球氮化反应的影响(Ⅰ)

利用自制的密闭氮化系统研究了不同压力下的锰球氮化反应。锰球的制备条件为:锰粉重量100 g、锰粉粒度16~20目、粘结剂添加量质量分数为2%和成球压力354 MPa。氮化炉温为900℃,氮化时间3 600 s。实验记录了在不同的氮气压力下锰球氮化实时增重和温度曲线。实验结果显示,当氮气压力从0.2 MPa升高至0.6 MPa时:(1)反应速率峰值时刻由266 s缩短至86 s,球心温度峰值时间由324 s缩短至138 s,球心温度恢复至炉温时由1 310 s缩短至642 s;(2)球心温度峰值由945℃升高至1 049℃,球心最大温升由55℃升高至159℃;(3)氮化3 600 s时的增重率由6.46%增至8.09%,转化率由81.34%增至93.62%;(4)增重速率峰值由8.15×10~(-3)s~(-1)增至62.7×10~(-3)s~(-1),转化速率峰值由103×10~(-3)s~(-1)增至726×10~(-3)s~(-1);(5)增重率达到6.46%的时间由3 600 s缩短为555 s,缩短84.6%。     

氮气压力对锰球氮化反应的影响(Ⅱ)

利用自制的密闭氮化系统研究了不同压力下的锰球氮化反应。锰球的制备条件为:锰粉重量100 g、锰粉粒度16~20目、粘结剂添加量2 wt%和成球压力354 MPa。氮化炉温为900℃,氮化时间3 600 s。实验记录了在不同的氮气压力下锰球氮化实时增重和温度曲线。实验结果显示,当氮气压力从0.2 MPa升高至0.6 MPa时:(1)反应速率峰值时刻由266 s缩短至86 s,球心温度峰值时刻由324 s缩短至138 s,球心温度恢复至炉温时刻由1310 s缩短至642 s;(2)球心温度峰值由945℃升高至1 049℃,球心最大温升由55℃升高至159℃;(3)氮化3600 s时的增重率由6.46%增至8.09%,转化率由81.34%增至93.62%;(4)增重速率峰值由8.15×10~(-3) s~(-1)增至62.7×10~(-3) s~(-1),转化速率峰值由10~3×10~(-3) s~(-1)增至726×10~(-3) s~(-1);(5)增重率达到6.46%的时间由3 600 s缩短为555s,缩短84.6%。     

工业锰粉氮化工艺的试验研究

以氮化锰粉氮含量为目标,采用单因素试验方法考查氮化温度、锰粉粒度以及氮化时间对氮含量的影响;采用XRD对氮化锰粉的结构进行了分析,并在此基础上应用二次回归正交试验设计方法建立二次方程优化氮化锰粉的制备工艺,经过F检验,回归方程显著性好。结果表明,最佳工艺条件是:氮化温度为836℃,氮化时间8h,氮气压力为1.72P°(101.3kPa),可获得含氮量高达8.35%(质量分数)的氮化锰产品。     

真空炉法生产高氮氮化锰工艺及产品结构分析

氮化锰是高氮钢冶金领域应用的重要材料。利用大容量轨道式真空电阻冶炼炉系统,经过预处理的电解金属锰在较高真空度的炉内升温,与高纯氮气进行锰、氮化学反应,生成氮化锰产品。通过工艺过程分析及产品结构分析,产品主要为Mn4N等化合物,根据产品含量检测,此工艺生产得到的氮化锰中氮含量高达8%~10%,可称为高氮氮化锰,其产品性能明显优于现有的氮化锰产品。     

一步法制备碳氮化钒的工艺优化试验

围绕开发连续、高效、低成本的一步法合成碳氮化钒的技术,在总结氮化钒生产工艺过程研究的基础上,以V₂O₅为原料,焦炭为还原剂,经过破碎、混料和压制成块、烘干后进行还原氮化过程,在高纯氮气气氛下探索了高温碳热还原一步法制备碳氮化钒的最佳生产工艺条件。通过对V₂O₅的还原过程进行热力学分析计算并利用FactSage热力学软件对其进行理论研究,采用XRD、SEM等测试方法对反应温度、反应时间、氮气流量、制样压力等影响因素进行单因素试验分析,结果表明,碳化钒的氮化反应是逐级进行的,碳氮化钒的反应过程为V₂O₅→V₂O₄→V₂O₃→VC→VCN。试验中产生的CO会改变炉内气体分压,会对碳化温度和氮化温度产生影响,因此反应过程中应严格控制体系的CO和N₂分压;反应时间和氮气流量对反应产物的钒、氮、碳含量产生不同的影响,钒含量和氮含量随着反应时间的增加和氮气流量的...     

氮化锰生产工艺的优化方案

简要介绍金属锰氮化机理、工业氮化锰生产工艺优化方向。在现有工业氮化锰生产的技术的基础上,基于目前现行氮化锰生产工艺控制对氮化锰产品造成的质量缺陷,进一步优化工艺,提高工艺控制水平,解决因氮化过程的热效应引起的温度分布不均而造成氮化锰“吐氮”问题,以提高氮化锰平均氮含量。     

钛表面气体氮化的工艺研究

研究了氮化温度、氮化时间、氮气压力和流量等因素对钛氮化反应的影响，确定了钛表面气体氮化的工艺参数，并对氮化覆层的相组成及各项性能进行了研究。     

硅粉常压直接氮化过程的非催化气固反应模型

以平均粒径2.2μm、纯度99.99%的硅粉为原料,采用纯度99.993%的高纯氮气作为反应气体,在1350和1400℃下进行了氮化时间为10~30 min的氮化实验,得出了不同温度下硅粉转化率随反应时间的变化关系.将硅氮反应看成非催化气固反应,建立了硅颗粒氮化动力学模型.通过对实验数据的拟合,得出两个模型参数:硅氮反应速率常数和氮气在产物层中的扩散系数.假定反应速率常数和扩散系数均满足阿伦尼乌斯公式,求得化学反应激活能和指前因子分别为2.71×104J·mol-1和3.07×10-5m·s-1,扩散激活能和指前因子分别为1.06×105J·mol-1和1.12×10-9m2·s-1.利用本文得出的氮化动力学模型对各温度下不同粒径硅粉的转化曲线进行了预测,预测曲线与文献中的实验数据在趋势上吻合较好.      

碳热还原氮化制备氮化硅粉体反应条件研究

对二氧化硅碳热还原氮化合成氮化硅的反应体系进行了热力学和动力学分析,主要研究了反应温度和氮气流量对Si3N4、Si2N2O和SiC生成的影响。热力学研究表明,Si3N4的生成需要足够高的温度(高于1800K)和充足的氮气气氛;Si2N2O的生成条件是较低的温度(低于1700K)和不充足的氮气气氛;SiC的生成条件是更高的温度(高于2000K)和不充足的氮气气氛。试验研究验证了热力学的分析,并确定了碳热还原氮化合成氮化硅的主要工艺条件(氮气流量为3L/min、煅烧温度为1500℃)。在以上工艺条件下,可制备出纯的Si3N4粉体。     

V2O5还原氮化制备VN过程中的化学反应动力学

研究以碳作为还原剂,还原氮化五氧化二钒制备氮化钒过程中的还原氮化反应动力学。在分别通入高纯氮气和氩气所得热重曲线的基础上,通过数据处理和回归分析得出了各步还原反应和氮化反应的反应活化能和频率因子,进而提出了各反应的速度常数(K)和反应温度(T)的经验公式。     

气流法制备氮化镁工艺研究

本文对气流法合成Mg3N2的制备工艺进行了研究,分析了气氛、氮化温度、升温方式等因素对镁粉氮化过程的影响。实验结果表明:在800℃条件下相对于氮气,镁粉与液氨反应更易制备Mg3N2粉末;置于流动的氨气中,镁粉先在600℃下保温1 h、然后升高温度至800℃保温1 h的2步升温法能制备出更纯的氮化镁粉末,此法较传统方法合成氮化镁,其设备简单,成本低廉,纯度高。     

低碳锰铁 FeMn 84C 0.4 氮化的实验研究

应用真空电阻炉高温渗氮、X射线衍射分析等实验测试方法，研究了粒度、温度、气相组成等因素对低碳锰铁氮化的影响。工业用气态氮作为渗氮气体的主要气相组成，可同时发生锰铁的氮化和氧化，生成 Mn4N 和 MnO 化合物；随渗氮温度的提高，锰氧化物的含量相应增高。渗氮气氛中配加氨气，使氮气的分压相应降低，平衡吸附浓度降低，渗氮试样的含氮量降低。     

真空感应炉熔炼合金钢时用氮化物增氮的试验研究

分析了真空度、温度和氮化物成分对钢中氮溶解度影响,并在50 k真空感应炉对不同化学成分的合金钢(/%:0.06～0.36C、≤3.23Si、≤2.20Al、≤9.00Cr)进行3种氮化物-氮化硅、氮化锰和氮化铬的增氮试验。结果表明,气相中氮气分压对钢液中氮溶解度影响最大;钢中Ti、Cr提高氮溶解度和氮化物的收得率;增加C含量则降低氮溶解度和氮化物的收得率;钢中含有一定量的铝,可以显著提高氮化物的收得率。40 kPa氩气压力,1 600～1 650℃时在硅钢、结构钢和9%Cr钢中氮化硅、氮化锰、氮化铬的收得率分别为25%～30%、30%～50%、60%～100%。     

Sm2Fe17Nx的制备

在研究确定了原材料配比的基础上,采用还原扩散法制备出了 Sm2Fe17合金粉;探讨了反应温度、恒温时间、氮气压力及氮气压力200kPa时温度等因素对氮化反应的影响.当氮气压力为200 kPa、温度为873K、恒温5h时,生成Sm2Fe17N2.874,其氮含量为3.111%.     

无磁钻铤用高氮不锈钢TSMF166冶炼实践

通过无磁钻铤用高氮不锈钢TSMF166冶炼实践,开发出低碳高锰冶炼和VOD+ LF组合增氮两项技术,将大部分锰合金加入时间移至VOD脱碳后,用廉价的氮气替代氮化合金,100％用氮气进行氮合金化,解决TSMF166钢冶炼中碳、锰、氮含量的控制问题,缩短K-OBM-S转炉、VOD真空精炼和LF生产周期,提高钢质纯净度,降低生产成本,彻底消除在LF加氮化锰增氮产生的巨大烟尘给环境带来的严重污染.VOD+ LF组合增氮技术既经济又环保,值得在生产中高氮不锈钢上推广或借鉴.