锻轧锰及其高氮化物节能环保生产工艺
中温氮化烧结法制备高氮氮化锰工艺
于镍 ， 它也强烈提高钢的淬透性… 。 氮作为奥 氏体形成元 素替代镍用于钢铁中 ，可与钢
高 、 性好 、 变抗 压力 大 和耐 腐 蚀 性好 等 。氮 在 钢 中主 韧 蠕
１ 工 艺方 法
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（ 南 三 鑫锰 业 科 技 有 限公 司 ， 湖 湖南 吉 首 ４ ６ ０ ） １０ ０
摘 要： 电解金属 锰在 高纯 氮气 下， 用 中温 氮化 烧结 法， 采 在较 高真 空度 的 氮化 炉内制备 高氮氮化金 属锰 。结论 ： ７ ０ 在 ５℃ ９ ０ ℃ ， 气压 力 为 ０ ２ ～０ ２ Ｐ ５ 氮 ． ０ ． ５ Ｍ ａ下 反 应 ２ ｈ 得 到 的 高纯 氮化 锰 中 氮含 量 高达 ８ ～５ ， ％～１ ％ 其 产 品 性 能 明 ， ０ 显 优 于 市场 上 同类产 品 。
锰 在炼 钢 中起 着 脱 氧 、 硫 、 脱 合金 化 等 作 用 。锰 的 存 氮化锰产 品ｌ１ 些是将 粉状金属 锰置 于约 １１３Ｋ的 】； 之有 ７ 在 能 消 除或 者 减 弱 因硫 引起 的热 脆 性 ，从 而 提 高 钢 的 加 真 空 炉 中 ， 人 纯 度 大 于 ９ ．％的 Ｎ 、 氮 ７ 得 氮 通 ９９ 渗 ０ ｈ获
第２ ９卷第 ３ 期
Ｖｏ ． Ｎｏ３ １ ２９ ．
企 业 技 术 开 发
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩ ＣＡＬ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ＥＮＴＥＲＰＲＩ ＯＦ ＳＥ
２１ ０ ０年 ２月
Ｆ ｂ．０１ ｅ ２ Ｏ
中 温 氮化 烧 结 法 制 备 高 氮 氮化 锰 工 艺
高氮钢的锻造工艺流程
高氮钢的锻造工艺流程英文回答：Forging is a common manufacturing process used to shape metals into desired forms by applying compressive forces. The process involves heating the metal to a hightemperature and then applying pressure to reshape it. Inthe case of high nitrogen steel, the forging process needsto be carefully controlled to ensure the desired properties are achieved.The first step in the forging process for high nitrogen steel is the selection of the appropriate steel composition. High nitrogen steel typically contains a higher percentageof nitrogen compared to regular steel, which enhances its mechanical properties such as strength and hardness. The steel composition is carefully formulated to achieve the desired nitrogen content.Once the steel composition is determined, the next stepis to heat the steel to a suitable temperature for forging. The exact temperature depends on the specific type of high nitrogen steel and the desired properties. Heating thesteel to the correct temperature is crucial to ensure proper plasticity and reduce the risk of cracking during forging.After heating, the steel is ready for the forging operation. The forging process involves applying compressive forces to reshape the heated steel. This can be done using various forging techniques such as hammer forging, press forging, or roll forging. The choice of forging technique depends on factors such as the size and complexity of the desired shape.During the forging process, it is important to control the deformation rate and temperature to achieve the desired properties. Rapid deformation can lead to excessive strain and result in undesirable microstructural changes. Therefore, the forging process for high nitrogen steel may involve multiple forging steps with intermediate heat treatments to control the deformation and optimize themicrostructure.Once the desired shape is achieved through forging, the final step is to cool the forged steel. This is done either by air cooling or by quenching in a suitable medium such as oil or water. The cooling rate affects the final microstructure and mechanical properties of the high nitrogen steel. Careful control of the cooling process is essential to achieve the desired properties.In summary, the forging process for high nitrogen steel involves selecting the appropriate steel composition, heating the steel to a suitable temperature, applying compressive forces to reshape the steel, controlling the deformation rate and temperature, and finally cooling the forged steel. This process ensures that the high nitrogen steel has the desired mechanical properties.中文回答：锻造是一种常见的金属加工工艺，通过施加压缩力将金属塑造成所需形状。
高性能锻轧锰产品及生产工艺
炉烧结 ，使其产生第二次晶体重构 、相变 （ 晶相调
质 ）进 一步 提高 其机 械物 理性 能 。 ，
１２ 生产 流 程 ．
在国际市场的需求量急剧增加 …。因此锻轧锰成为
近 年来 发展 最为 迅速 的锰 产 品 ， 不完 全统 计 ， 国 据 我
锻 轧锰 年生 产能 力 已经突 破 ２ ０万 吨 ， 口量 已经超 出
ｃ ｖ ｒ， ｐ ｏ ｕ ｔｑ ａ ｉ ｎｄ ｏｈｅ ｓ ｅ ｔ ｆｐ ｏ ｕ ｔｐ ｏ ｅ ｔｅ ｏ ａ ｎｇ ｔ ｔ ｅ ｎ ａ ｅ ｅ ｐ ｏ ｕｃｓ ｏｅ ｙ ｒ ｄ ｃ ｕ ｌｔ ａ ｔ ｒａ ｐ ｃｓｏ ｒ ｄ ｃ ｒ ｐ ｒｉｓｃ ｍｐ ｒ ｏ ｏ ｈ ｒ ｍａ ｇ ｎ ｓ ｒ ｄ ｔ ｙ ｉ Ｋｅ ｙｗｏ ｄｓ ｏ ｇ ｄ ｍａ ｇ ｎ ｓ ｒ ｆ ｒｅ ｎ ａ ｅ ｅ，ｆ ｒ ｉｇ ｐ ｗｄ ｒ ｖ ｃ ｕ ｓｎｅ ｉ ｏ ｇｎ ｏ ｅ ， ａ ｕ ｍ ｉ ｔｒｎｇ
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中温氮化烧结法制备高氮氮化锰工艺
锰在炼钢中起着脱氧、脱硫、合金化等作用。
锰的存在能消除或者减弱因硫引起的热脆性，从而提高钢的加热性能，锰与铁形成固熔体，提高钢铁中铁素体和奥氏体的硬度和强度。
锰也是碳化物形成元素进入渗碳体中取代一部分铁原子，锰在钢中降低临界转变温度，细化珠光体晶粒并提高珠光体钢的强度。
锰能扩大Ｆｅ－Ｃ平衡相图中的γ相区，它使钢形成和稳定奥氏体组织的能力仅次于镍，它也强烈提高钢的淬透性［１］。
氮作为奥氏体形成元素替代镍用于钢铁中，可与钢铁中其他元素交互作用，赋予钢铁优异的性能，如强度高、韧性好、蠕变抗压力大和耐腐蚀性好等。
氮在钢中主要作用：①固溶强化及时效沉淀强化；②形成和稳定奥氏体组织，其作用１０倍于镍；③改善钢的组织，提高钢的硬度、强度、耐磨性和抗蚀性等［１］。
以氮代镍可节约昂贵的金属镍，从而大幅度降低生成成本。
基于氮、锰的上述作用，往往在冶炼某些合金时需同时加入。
单独加入时，锰极易氧化，氮因比重极小，在钢中溶解度很小而不易加入，而加氮化锰不仅易于加入，而且锰、氮的利用率高。
近年来，锰和氮已替代不锈钢中镍技术的应用，高氮钢被认为是今后发展高质量冶金技术的方向之一，而氮化锰正是此领域应用的重要材料。
目前工业化的氮化锰产品已有氮含量为４％～６％和６％～８％两种，但有关氮化锰的生产工艺研究方面的报道较少。
现在普遍采用电阻炉，以氨气、含氢氮基气氛或高纯氮为渗氮气氛，对锰经８７３～１２７３Ｋ高温氮化获得氮化锰产品［１－２］；有些是将粉状金属锰置于约１１７３Ｋ的真空炉中，通入纯度大于９９．９％的Ｎ２、渗氮７０ｈ获得氮化锰产品［３－４］。
另外，国内还有一些利用氨分解方法进行氮化锰的制备，但此方法含氮量只能达到６％～６．９％，且此方法不易工业化，有危险性以及对环境有影响。
目前虽然已有的一些制备高氮锰氮合体的工艺方法也仅仅只是局限于实验室，并没有真正实现规模生产。
1工艺方法1.1工艺方法介绍真空炉法生产工艺是利用大容量轨道式真空电阻冶炼炉系统，金属锰与高纯氮气进行合金化烧结、氮化反应，生成氮化锰的过程。
锰系合金生产工艺流程分析
锰系合金生产工艺流程分析下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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氮化锰生产工艺
氮化锰生产工艺
氮化锰是一种光学功能材料，具有优异的光学、电学和磁学性能。
下面是氮化锰的生产工艺的详细介绍。
氮化锰的生产工艺主要包括材料准备、混合、固化和烧结等步骤。
首先，需要准备氮化锰的原材料，主要包括锰粉和氮化剂。
锰粉要求颗粒细小，纯度较高。
氮化剂的主要成分是氨气，其添加量根据所需产品的要求进行调整。
接下来，将锰粉和氮化剂按一定的比例进行混合，可以通过机械搅拌或者球磨等方式进行。
混合时要确保两种材料均匀分布，以保证产品质量。
混合完成后，将混合物进行固化。
固化是指在一定的温度下保持一定的时间，使混合物中的两种材料发生反应，形成氮化锰晶体。
固化的温度和时间根据具体的氮化锰配方以及所需产品的特点进行设置。
固化完成后，将固化后的混合物进行烧结。
烧结是指将固化后的混合物在高温下进行加热，使其结合成坚固的氮化锰块体。
烧结温度一般在1000℃以上，烧结时间也根据具体的产品要
求进行调整。
烧结时要注意控制温度，避免过高温度导致材料融化，从而影响产品质量。
最后，将烧结后的氮化锰进行冷却，并进行分级和包装。
分级
是指将不同粒度的氮化锰进行分离，以满足不同产品的需求。
包装是指对氮化锰进行包装，以便储存和运输。
以上就是氮化锰的生产工艺的简要介绍。
通过这一工艺，可以生产出优质的氮化锰材料，用于光学、电子等领域的应用。
一种高效节能的氮化锰生产工艺
不 规 则 的 电熔 锰 锭 和含 氮量 仅 ４ ～７ 的氮 化 锰 ％ ％ 块。 这些 添加剂 生产 周期长 、 能耗 高 、 收得率 低 ， 且生 产过程 有轻 度污 染 ； 而锻 轧锰 及其 高氮化 合物 ， 赋 在
基 金 项 目 湖 南 省 重 大 技术 创 新 专 项 计划 项 目（ 经 贸技 术 ［０ ３３ ４号 ） 湘 ２ ０ 】９ 。 湖 南 省 自然 科学 基 金 项 目 （ 基 金 委 字 （０ ６ ｏ １ 文 ：６Ｊ０ ３ ） 湘 ２０）０ 号 ０ Ｊ５ １９ 。 作者简介 吴庆定 男 ，９ ３年 ２月出生 ， １６ 教授 ， 博士研究生 。 主要从事材料成形理论与技术 、 现 粉末冶金材料、 生物质粉末材 料烧结技术等 的教学 、 科研和技术服务工作 。 收 稿 日期 ２ ０ —９Ｏ ０ ８０ 一４
２ ０ 第 ６期 ０ ８年 总 第 ２ ３期 ０
铁
合
金
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Байду номын сангаас
《2024年低碳Mn-Cr-Ni-Mo高强度钢的控轧工艺基础研究》范文
《低碳Mn-Cr-Ni-Mo高强度钢的控轧工艺基础研究》篇一一、引言随着全球对环境保护意识的日益增强，低碳经济、绿色制造等概念成为制造业的重要发展方向。
其中，高强度钢作为一种具有广泛应用前景的材料，其生产工艺的优化显得尤为重要。
本研究针对低碳Mn-Cr-Ni-Mo高强度钢的控轧工艺进行基础研究，旨在提高钢的力学性能、抗腐蚀性及延长使用寿命，同时减少生产过程中的碳排放。
二、研究背景及意义高强度钢因其良好的力学性能和抗腐蚀性，在汽车、桥梁、建筑、机械制造等领域有着广泛的应用。
然而，传统的钢铁生产过程中存在能耗高、碳排放量大等问题。
因此，研究低碳高强度钢的控轧工艺，不仅有助于提高钢材的性能，还可以推动钢铁行业的绿色发展，实现节能减排的目标。
三、研究内容与方法1. 材料选择与准备本研究所选用的材料为低碳Mn-Cr-Ni-Mo高强度钢。
通过对材料进行成分分析和组织结构分析，为后续的控轧工艺提供基础数据。
2. 控轧工艺流程设计结合前人研究成果及实际生产需求，设计出适合低碳Mn-Cr-Ni-Mo高强度钢的控轧工艺流程。
该流程包括加热、轧制、冷却等环节。
3. 实验方法与过程通过模拟实验和实际生产实验相结合的方式，对控轧工艺流程进行验证。
在实验过程中，记录各项工艺参数，如加热温度、轧制力、冷却速度等。
4. 性能测试与分析对经过控轧工艺处理后的钢材进行性能测试，包括拉伸性能、冲击性能、硬度、耐腐蚀性等。
同时，对钢材的组织结构进行观察和分析。
四、实验结果与分析1. 力学性能分析经过控轧工艺处理的低碳Mn-Cr-Ni-Mo高强度钢，其拉伸性能、冲击性能和硬度均得到显著提高。
与传统的钢铁生产工艺相比，其力学性能更优异。
2. 组织结构分析通过金相显微镜和扫描电镜观察钢材的组织结构，发现经过控轧工艺处理的钢材组织更加均匀、致密。
这有助于提高钢材的抗腐蚀性和使用寿命。
3. 碳排放量分析与传统的钢铁生产工艺相比，采用控轧工艺生产的低碳Mn-Cr-Ni-Mo高强度钢在生产过程中的碳排放量明显降低。
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锻轧锰及其高氮化物节能环保生产工艺摘要:“锻轧锰及其高氮化物节能环保生产工艺”源于湖南省科技厅科技计划重点项目(2008CK2002)和长沙市科技计划重点项目(K0902070-11)研究成果,具有自主知识产权,已通过产学研合作方式实施转化,被长沙市科技成果转化服务中心认定为重大科技成果转化项目(20090203)。
开发的锻轧锰和氮化锰作为合金钢及有色金属冶炼不可缺少的添加剂,其生产过程高效、节能、环境友好性好,材料利用率接近100%,产品合格率达99.9%以上;锻轧锰含锰量≥97%,氮化锰含氮量高达10.5%,需求缺口大,市场前景好。
关键词:锻轧锰氮化锰工艺节能环保Energy-saving and Environmental-firendly Production of Wrought-Mn and Its NitrideAbstract: Energy-saving and Environmental-firendly Production of Wrought-Mn and Its Nitride originated form the research results of Hunan Science and Technology Plan Major Project (No. 2008CK2002) and Changsha Science and Technology Plan Major Project (No. K0902070-11), it possess independent intellectual property and can be implemented by university-industry cooperation mode, this project has been affirmed Major Achievement Transformation Project by Transformation of Sci-tech Achievement Service Center in Changsha.The developed wrought-Mn and nitrided-Mn are the indispensable addtives in alloy steel and nonferrous metal smelting, these production process is high efficient, energy-saving ans showed excellent environmental friendluness. The material utilization close to 100% and the product qualification is more than 99.9%. The Mn content of wrohght-Mn is greater than or equal to 97%, the nitrogen content of nitrided-Mn can reach 10.5%, the demand gap is large and the markets prospect well.Key words:wrought-Mn; nitrided-Mn; preparation technology; energy-saving; environmental friendly1 技术背景由于锰在炼钢中起脱氧、脱硫、合金化等作用,锰的存在不仅能消除或减弱因硫引起的热脆性,提高钢的热加工性能,而且能使钢形成和稳定奥氏体组织的能力仅次于昂贵的镍,同时也能强烈提高钢的淬透性;而氮虽然在钢中常常与其脆性相关,但氮元素作为奥氏体元素也能替代镍用于奥氏体中,可与钢中的其他元素交互作用,赋予钢材许多优异的性能,如其强度、韧性、蠕变抗力,耐腐蚀性等,因此,往往在冶炼高强度钢、不锈钢、耐热钢等材料时,需同时加入锰、氮这两种元素,但是,这两种元素单独加入时仍有不便,如氮的溶解度低、比重小、不易加入,而氮化锰不仅易于加入,而且锰、氮的利用率高,能弥补这些不足。
所以,自1988年在法国召开第一次高氮钢会议,把高氮钢作为发展高质量冶金技术的主要方向之一以来,氮化锰便赢得了冶金界的青睐[1-4]。
为了很好地满足高强度钢、不锈钢、耐热钢等材料生产的巨大市场需求,广大工程技术人员先后分别以氨气、普氮、高纯氮、氢氮混合气体为渗氮气氛,在600℃～1000℃温度范围内,对氮化锰的生产工艺进行广泛的研究,收到了较好的效果,使氮化锰的含氮量品位从4%～6%提升到了6%～8%。
但所采取的工艺措施普遍沿袭常规钢材渗氮工艺,最长渗氮时间长达50小时,不仅使渗氮工作效率大打折扣,同时也造成了能源的极大浪费[5-10]。
针对上述技术缺陷,笔者以获得的“一种高效节能的氮化锰生产工艺”发明专利(ZL200610031155.7)为基础展开创新研究,先后获得了湖南省科技厅科技计划重点项目(2008CK2002)和长沙市科技计划重点项目(K0902070-11)的资助。
研究成果不仅得到了很好的转化,形成了优良生产力;而且先后获得了湖南省自然科学优秀学术论文二等奖(4011-C-326)、湖南省技术发明三等奖(20093017-F3-011-R01)[11-12]。
2 技术特征“锻轧锰及其高氮化物节能环保生产工艺”与当前国内外同类工艺技术相比具有如下特色:(1)本工艺创造性地运用粉末冶金原理和金属化学热处理等多学科交叉知识与成果,通过认识金属锰高效率成形与深度氮化规律,不仅找到了金属锰粉的高效成形方法,而且确定渗氮工艺参数的优化组合,创新了锻轧锰的预抽真空活化低温渗氮工艺。
(2)本工艺直接瞄准市场应用需求,以提升我国锰资源增值加工技术、增强我国锰资源的出口创汇能力、扭转我国(特别是湖南)丰富锰资源绝大部分都以低附加值的锰片、锰粉出口的被动局面为最终目标。
(3)本工艺注重生产效率与节能降耗,追求绿色环保,确保了经济效益和社会效益双丰收。
经过多年的推广应用,在证明工艺实施过程“无废气、无废水、无废渣”污染的同时,实现了节能效果的明显突破,使节支额度达到了锻轧锰及其高氮化物产值的1%～1.5%。
统计表明,生产1吨锻轧锰制品和1吨氮化锰的能耗分别为48.7KW.h、400KW.h,同比电熔锰锭的生产工艺,每吨锻轧锰及其高氮化物可节约用电300～350 KW.h。
(4)本工艺的实施过程,由于空分制氮(含N99.999%)的应用,大量清洁氧弥散在生产车间,生产工人每天都能享受更新鲜更充裕的空气;锻轧锰及其高氮化物系列产品的生产过程,只有少量散落料需要及时回收,材料利用率接近100%,产品合格率达99.9%以上。
(5)通过数学模型,获得了锻轧锰制品的猕猴桃状优化结构(如图1),实现了如图2所示“一模六出”式成形模布局的大生产应用,收获了“锻轧锰制品结构力强、滚动性好、渗氮效率高”的良好效果。
锻轧锰制品作为一种可直接大量出口的冶金添加剂,经中国国家认证认可监督管理委员会认证检验机构有色金属华北地质矿产测试中心认定,可按含Mn≥97%品位面向全球各大合金钢和铝合金冶炼厂商供货。
(6)在锻轧锰的渗氮工艺,通过预抽真空措施实现了渗氮过程的初始化,及时排除了渗氮空间和猕猴桃状压坯表面及开放孔中的自由氧与吸附氧;工艺采用诱发剂,既活化了金属锰氮化过程,也为硅酸盐粘结剂的固化提供了热源。
均匀分散在金属锰粉中的诱发剂,在混合粉压制成型后,释放部分热量,使硅酸盐粘结剂带来的水分大部分蒸发,并使猕猴桃状压坯固结。
在渗氮初期,诱发剂热分解产生还原性气氛,使锰粉颗粒表面的微氧化层得以还原,形成新生的活性表面,使氮气分子吸附更容易,更易建立平衡;并使锰粉颗粒表面发生物理吸附的氮气分子随着原子间的相互作用,更容易由物理吸附转化为化学吸附,进而使氮气分子分解为氮原子的过程加速,相应于吸附平衡形成稳态氮原子表面浓度。
在浓度差和渗氮压力的作用下,使得金属锰表面的氮原子向内扩散的速度加快,从而使金属锰氮化过程得到加速。
为适应大生产的需求,笔者汇同产学研合作伙伴成功开发了日产10t的WSD-280-9-10型卧式真空渗氮炉,并首次采用了免维修双球底罐状渗氮舟,使渗氮更均匀、生产效率更高。
(7)经中国有色金属工业总公司粉末冶金产品质量监督检验中心、中南大学粉末冶金研究院等机构分析检测认定,按本工艺生产的氮化锰制品的含氮量高可在≤10.5%范围内面向全球各大合金钢和铝合金冶炼厂商供货。
3 应用推广与市场前景自于2008年1月,启动“锻轧锰及其高氮化物节能环保生产工艺”成果转化工作以来,以中南林业科技大学材料成形技术研究所为依托,以锰三角的通华、容超、信豪、鸿昱、光明等为合作伙伴,建成了总产能达“20000吨/年”的锻轧锰及其高氮化物生产线。
产品全部出口到欧、亚、美10多个国家,用户反馈良好,货款回笼及时;预计将在相当长时间内无暇顾及国内市场。
3.1 市场需求预测锻轧锰及其高氮化物等系列制品形状规则、密度均匀、含锰/氮量高,不仅可实施精确添加,且实收率均达95%以上,可赋予合金钢/铝合金许多优异性能(如韧性好,蠕变抗力大,耐腐蚀性好等),因而赢得了冶金界的广泛亲昵。
目前国内外能生产锻轧锰及其高氮化物的企业屈指可数,产量十分有限,市场需求缺口巨大。
国内仅鞍钢、西北铝业等10余家合金钢/铝合金冶炼企业对锻轧锰及其高氮化物的需求额就高达10万余吨/年;而美国铝业、韩国谱项制铁、印度米塔尔等大型国外冶金集团,每年对锻轧锰及其高氮化物的需求分别超过5万t。
3.2 对相关产业发展的促进与带动作用本工艺成果,在大幅提升我国(特别是锰三角)丰富锰资源的增值加工水平与能力,增强出口创汇能力的同时,可在一定程度上扭转我国作为金属锰主要原产国却只能靠出口量的增加来提高出口创汇额的被动局面。
从而实现在适度延缓锰资源外流速度的同时,增加创汇额,并最大限度的满足合金钢/铝合金冶炼行业巨大的市场需求。
3.3 节能环保潜力目前,全球最大的电解锰生产基地“湖南电解锰基地”,紧花垣县电解锰年产量达60万吨,占全国电解锰的总产量的80%以上,但环境污染问题也非常突出,已引起国家环保总局等部门的高度重视。
如果锻轧锰及其高氮化物的生产所采用的“无废气、无废水、无废渣”三无节能环保工艺最终能在锰三角推广,当产能扩大到10万t时,每年可节约用电3000～3500万kWh;可节省电解锰32450t,相当于少开采锰矿石15万吨,在可节省开采、冶炼费用5.2亿元的同时,按照中国环境科学研究院在花垣当地调研结果,可减少约16.2万t含锰的废渣、废水、废气的排放。