[发明专利]一种制备氮化锰钒铁的方法

说明书

本发明涉及一种制备氮化锰钒铁的方法，所述方法为：将50钒铁和/或80钒铁，与65锰铁混合后置于自蔓延反应设备内；对自蔓延反应设备抽真空，然后充入氮气，控制压力为7～13MPa，点火后进行自蔓延合成反应，反应完成后得到氮化锰钒铁。本发明通过对原料的调整以及反应过程中压力的控制，利用自蔓延反应合成了成分均匀、比重更大的氮化锰钒铁，更有利于控制钒的稳定性和精准性。相比传统工艺，本发明大大降低了反应能耗，缩短了合金化时间，具有良好的经济效益和应用前景。

技术领域

本发明涉及合金制备技术领域，具体涉及一种制备氮化锰钒铁的方法。

背景技术

钒是含钒微合金钢中一种十分有益的元素，在钢铁工业中的应用量非常大，占钒消耗量的85％左右。钒元素与碳和氮反应形成难熔的碳、氮化物，起到强化和细化晶粒作用。

锰是重要的合金元素之一，锰和铁能够互溶形成固溶体，从而提高钢中铁素体和奥氏体强度和硬度。锰在调质钢中可以起到降低冷却临界转变温度，增加钢强度的作用；可以使截面较大的工件获得较为均匀的组织，达到细化晶粒，提高钢的强度的作用。

氮化锰钒铁是含钒、铁、锰和氮的四元复合合金，上述元素都是钢铁生产的必要元素，与含钒结构钢紧密结合，可以形成专用含钒钢筋冶金炉料。氮化锰钒铁熔点低、致密性好，在钢中的熔化速度快，炉外条件就能快速合金化，可以有效的抑制钢中铁素体、奥氏体和粗粒晶形成。与传统钒氮合金相比，其合金化时间更短。

目前，钢中渗氮的方法主要有添加氮化钒、富氮锰铁等。例如CN103146875B公开了一种常压下冶炼含锰高氮钢的方法，以氮化锰作为加氮的主要中间合金制备含锰高氮钢。这些方法存在收率低，不稳定，生产成本高等问题。利用氮化锰钒铁向钢中渗氮，不仅解决了上述问题，还能向钢中添加氮化钒，大幅度提高了钢的各种性能。因此，利用现有的钒钛资源生产比重较大的氮化锰钒铁进行微合金化更适合我国国情。

CN104894455A提供了一种氮化锰钒铁及其生产方法，将钒铁、氮化锰铁破碎装入密封容器或炉窑中，抽真空达到～0.03～～0.04MPa，然后通入0.02～0.05MPa的氮气，升温加热到1200℃，保温4～6小时，在氮气氛围中冷却到到20～50℃。该方法虽然能够提高氮化锰铁中的氮含量，但其反应温度高，合金化时间长，生产成本过高，难以进行工业化推广。

现有的制备氮化锰钒铁的方法中普遍存在合金产品中钒的稳定性和精准性不足、均匀化程度不够以及制备过程能耗过高、经济效益差等问题，因此有必要开发新的制备氮化锰钒铁的工艺。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种制备氮化锰钒铁的方法，通过对原料的调整以及反应过程中压力的控制，利用自蔓延反应合成了成分均匀、比重更大的氮化锰钒铁，同时大大降低了反应能耗，缩短了合金化时间，具有良好的经济效益和应用前景。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种制备氮化锰钒铁的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将50钒铁和/或80钒铁，与65锰铁混合后置于自蔓延反应设备内；

(2)对自蔓延反应设备抽真空，然后充入氮气，控制压力为7～13MPa，点火后进行自蔓延合成反应，反应完成后得到氮化锰钒铁。

本发明选择50钒铁和/或80钒铁，与65锰铁作为原料制备氮化锰钒铁，上述原料配比后混合，在反应过程中能够放出大量的热，在合适的氮气压力下(7～13MPa)，点火后可进行自蔓延合成反应，期间不需外部补充热量，进而大大降低了生产能耗，同时缩短了合金化时间。

本发明所用的65锰铁、50钒铁、80钒铁均为现有的牌号，本发明对其具体成分和含量不再赘述。