阅读说明：本技术 一种氮化合金重熔加密方法及其系统 (Remelting and encrypting method and system for nitrided alloy ) 是由 吕韬 李秦灿 于洪翔 于 2020-05-21 设计创作，主要内容包括：本发明属于金属熔炼领域,具体涉及一种氮化合金重熔加密方法及其系统。所述氮化合金重熔加密方法,包括：(1)将掺有增强剂的低密度氮化合金放入变频感应炉中,于氮气气氛下进行冶炼；(2)到达冶炼终点后,在氮气气氛下将部分合金液浇铸入锭模；(3)在氮气气氛下将合金锭模运至精整跨并冷却。本发明的氮化合金重熔加密方法,可以有效提高合金的密度和强度,降低含水率,满足下游钢铁工业用户的需求。(The invention belongs to the field of metal smelting, and particularly relates to a remelting and encrypting method and a remelting and encrypting system for a nitrided alloy. The remelting and encrypting method for the nitrided alloy comprises the following steps: (1) placing the low-density nitrided alloy doped with the reinforcing agent into a variable frequency induction furnace, and smelting in a nitrogen atmosphere; (2) after the smelting end point is reached, casting part of alloy liquid into an ingot mold in a nitrogen atmosphere; (3) the alloy ingot mold was transported to the finishing span and cooled under a nitrogen atmosphere. The remelting and encrypting method for the nitrided alloy can effectively improve the density and the strength of the alloy, reduce the water content and meet the requirements of downstream steel industry users.)

一种氮化合金重熔加密方法及其系统

技术领域

本发明属于金属熔炼领域，具体涉及一种氮化合金重熔加密方法及其系统。

背景技术

氮在钢中主要起固溶强化和时效沉淀强化作用，因此是一种重要的合金化元素。钢中掺入部分氮后，强度、硬度、耐磨性和抗蚀性等都有所提高，是一种优良的工程材料，因此，广泛应用于交通运输、化学工业、生物医疗、运动器械等领域。

在炼钢时加入氮化合金是主流的渗氮方式。目前，氮化合金的生产方法很多，采用的设备、工艺流程及参数不尽相同，各厂家的产品质量参差不齐，普遍存在低密度、低强度、含水率较高等问题，若直接将之用于钢铁工业则影响钢水的吸收率，因此需要进一步处理。

目前，不少厂家采用电渣重熔炉对氮化合金进行重熔，利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行熔炼。然而，这种方式合金熔化速度慢，烧损大，电耗也比较高，此外，还需要引入额外的造渣剂，增加了成本。

近年来，感应加热技术由于具备加热速度快、生产效率高、节能、无污染等特点，越来越受到广大厂家的关注和青睐。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种氮化合金重熔加密方法及其系统。

具体的，本发明的一种氮化合金重熔加密方法，包括：

(1)将掺有增强剂的低密度氮化合金放入变频感应炉中，于氮气气氛下进行冶炼；

(2)到达冶炼终点后，在氮气气氛下将部分合金液浇铸入锭模；

(3)在氮气气氛下将合金锭模运至精整跨并冷却。

上述的氮化合金重熔加密方法，所述增强剂为铁粉。

上述的氮化合金重熔加密方法，所述低密度氮化合金为硅系列、锰系列、钒系列、铬系列中的一种。

上述的氮化合金重熔加密方法，所述低密度氮化合金为氮化硅铁、氮化锰铁、氮化硅锰、氮化钒铁、氮化硅钒、钒氮合金、氮化铬铁中的一种。

上述的氮化合金重熔加密方法，步骤(2)中，液压倾炉，在氮气气氛下将85％-90％的合金液浇铸入锭模。

上述的氮化合金重熔加密方法，所述氮气的纯度≥99.99％。

上述的氮化合金重熔加密方法，所述冶炼的温度为1250～2100℃，冶炼时长为12～30min·t^-1。

上述的氮化合金重熔加密方法，所述冶炼终点的判断标准为合金全部熔化完毕，炉压趋于稳定无明显变化。

另一方面，本发明的氮化合金重熔加密系统，用于实施上述的氮化合金重熔加密方法，包括：

变频感应炉，用于冶炼低密度氮化合金；

锭模，用于浇铸氮化合金钢液并凝固成锭；

溜槽，位于所述变频感应炉与所述锭模之间，用于将氮化合金钢液由所述变频感应炉引流至所述锭模；

浇铸通氮管道，位于所述溜槽的一侧，用于向所述溜槽吹入氮气；

锭模通氮管道，位于所述锭模的一侧，用于向所述锭模吹入氮气。

上述的氮化合金重熔加密系统，还包括：

小车，用于运送所述锭模；

钢轨及卷扬机，位于所述小车的下方以牵引所述小车；

除尘系统，位于氮化合金重熔加密系统的上部，用于除去高温含尘烟气。

本发明的技术方案具有如下的有益效果：

(1)本发明的氮化合金重熔加密方法，可以有效提高合金的密度和强度，降低含水率，满足下游钢铁工业用户的需求；

(2)本发明的氮化合金重熔加密系统通过采用感应加热技术，具备加热速度快、生产效率高、节能、无污染等特点。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

图1为本发明的氮化合金重熔加密系统示意图。

符号说明：1为感应炉；2为溜槽；3为锭模；4为小车；5为钢轨；6为卷扬机；7为除尘罩；8为除尘烟道；9为浇铸通氮管道；10为锭模通氮管道。

具体实施方式

为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。

具体的，本发明的氮化合金重熔加密方法，包括：(1)将掺有增强剂的低密度氮化合金放入变频感应炉中，于氮气气氛下进行冶炼；(2)到达冶炼终点后，在氮气气氛下将部分合金液浇铸入锭模；(3)在氮气气氛下用小车将合金锭模运至精整跨直至冷却。

本发明的氮化合金重熔加密方法，可以有效提高合金的密度和强度，降低含水率，满足下游钢铁工业用户的需求。

在一些优选的具体实施方式中，本发明的氮化合金重熔加密方法，包括：

(1)将掺有增强剂的低密度氮化合金放入变频感应炉中，于氮气气氛下进行冶炼。

变频感应炉为利用物料的感应电热效应而使物料加热或熔化的电炉。

所述变频感应炉的炉内衬采用石墨材质，以石墨内壁为主发热体，铁粉为次发热体，通过辐射传热、传导传热的方式将热能传递给氮化合金，进行加热熔化操作。在冶炼过程中，由于炉料的阻抗会随其温度、密度的不断变化而变化。本发明通过采用变频感应炉，可以自动调节频率，保证感应炉在一定的功率下工作。

其中，感应炉变频电源系统采用闭式蒸馏水冷却，炉体采用闭式软化水冷却，对于滤波电容器、补偿电容器、炉体磁轭等部件，则采用自然冷却的方式，这样可节省3％～5％左右的电能。

其中，所述增强剂为铁粉，通过在氮化合金中掺入铁粉，有助于保持以及略微提高氮化合金的含氮量，成品体积也有所减小，从而获得较为可观的密度和强度。

优选的，以所述低密度氮化合金的质量为基准，所述增强剂的掺入量为0-5％。当所述增强剂的掺入量大于5％时，则会给产品的含钒量带来很大影响，降低合金品质。

优选的，所述氮气在通电前向炉内通入，进一步优选的，所述氮气的纯度在99.99％以上，所述氮气的流量为0.2～0.35m³/(min·t)。本发明在变频感应炉进行冶炼过程中，在炉内通入氮气，可以防止氮化合金高温下的氧化，提高氮化物的稳定性，同时在一定程度上提高其含氮量。

优选的，所述冶炼的温度为1250～2100℃，冶炼时长为12～30min·t^-1。

其中，所述低密度氮化合金为硅系列、锰系列、钒系列、铬系列中的一种。优选的，所述低密度氮化合金为氮化硅铁、氮化锰铁、氮化硅锰、氮化钒铁、氮化硅钒、钒氮合金、氮化铬铁中的一种。

(2)到达冶炼终点后，在氮气气氛下将部分合金液浇铸入锭模。

优选的，到达冶炼终点后，所述变频感应炉的液压系统工作，将炉体倾翻使部分合金液沿溜槽浇铸入锭模，当炉内剩余10％-15％的合金液时，停止浇铸，炉体翻至原位。

本发明通过预留10％-15％的合金液，可以减少炉内负荷的变动，使得下炉冶炼初期就可以投入高的电力，缩短合金熔化时间。

其中，所述冶炼终点的判断标准为：合金全部熔化完毕，炉压趋于稳定无明显变化。

优选的，所述氮气的纯度≥99.9％，所述氮气通过浇铸通氮管道对浇铸区域中合金液流经的地方持续吹送，以防止合金液被氧化。

(3)在氮气气氛下用小车将合金锭模运至精整跨直至冷却。

其中，所述氮气的纯度≥99.99％。

其中，所述氮气通过设置在小车一侧的锭模氮气通道，持续输送至氮化合金表面。

在一些优选的实施方式中，本发明的氮化合金重熔加密方法还包括：对氮化合金锭进行破碎、筛分，包装后入库储存。

通过本发明的方法获得的氮化合金具有高密度、高强度、含水率低的特点。

另一方面，如图1所述，本发明提供了一种氮化合金重熔加密系统，用于实施上述的氮化合金重熔加密方法，包括：

变频感应炉1，用于重熔低密度氮化合金；

锭模3，用于浇铸氮化合金钢液并凝固成锭；

溜槽2，位于所述变频感应炉1与所述锭模3之间，用于将氮化合金钢液由所述变频感应炉1引流至所述锭模3；

浇铸通氮管道9，位于所述溜槽2的上方，用于向所述溜槽2吹入氮气；

锭模通氮管道10，位于所述锭模3的一侧，用于向所述锭模3吹入氮气。

在一些优选的具体实施方式中，上述的氮化合金重熔加密系统，还包括：

小车4，用于运送所述锭模3；

钢轨5及卷扬机6，位于所述小车4的下方以运送所述小车4；

除尘系统(7,8)，位于氮化合金重熔加密系统的上部，用于除去高温含尘烟气。

其中，所述除尘系统包括除尘罩7和除尘烟道8，所述除尘罩7负责收集浇铸过程中产生的大量高温含尘烟气，并将之沿所述除尘烟道8送至后面的布袋除尘系统，净化后达标排放。

本发明的氮化合金重熔加密系统通过采用感应加热技术，具备加热速度快、生产效率高、节能、无污染等特点。

实施例

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件。下列实施例中使用的原料均为常规市购获得。

实施例1

称量1t低密度的钒氮合金，配入3％的铁粉后，由胶带机送入变频感应炉1内，随后充入流速为0.35m³/min的氮气(纯度99.99％)，充氮3min后开始通电。其中，变频感应炉的功率为2500kW。冶炼过程的温度为2050～2100℃，冶炼时长为25～30min。

冶炼完成后，液压系统工作，将炉体倾翻，合金液沿溜槽2流至小车4上的锭模3内，当炉内剩余15％左右的合金液时，停止浇铸，炉体翻至原位。

浇铸过程中，会产生大量的高温含尘烟气，除尘罩7负责收集并将之沿除尘烟道8送至后面的布袋除尘系统，净化后达标排放。与此同时，管道9对浇铸区域中合金液流经的地方一直吹送氮气(纯度99.99％)，以防止合金液被氧化。

小车行走采用卷扬机6牵引的方式，沿轨道5将锭模3运送至精整跨，进行冷却。从合金液出炉到冷却过程中，管道10一直对锭模3吹送氮气(纯度99.99％)。随后对合金锭进行破碎、筛分，包装后入库储存。

实施效果：

所述低密度钒氮合金在重熔加密前密度为3.3g/cm³，含水率为8％。

所述低密度钒氮合金在重熔加密后密度为3.75g/cm³，含水率为0.5％。

实施例2

称量1t低密度的氮化硅钒，配入2.5％的铁粉后，由胶带机送入变频感应炉1内，随后充入流速为0.3m³/min的氮气(纯度99.99％)，充氮3min后开始通电。其中，变频感应炉的功率为2500kW。冶炼过程的温度为1450～1500℃，冶炼时长为20～25min。

冶炼完成后，液压系统工作，将炉体倾翻，合金液沿溜槽2流至小车4上的锭模3内，当炉内剩余15％左右的合金液时，停止浇铸，炉体翻至原位。

浇铸过程中，会产生大量的高温含尘烟气，除尘罩7负责收集并将之沿除尘烟道8送至后面的布袋除尘系统，净化后达标排放。与此同时，管道9对浇铸区域中合金液流经的地方一直吹送氮气(纯度99.99％)，以防止合金液被氧化。

小车行走采用卷扬机6牵引的方式，沿轨道5将锭模3运送至精整跨，进行冷却。从合金液出炉到冷却过程中，管道10一直对锭模3吹送氮气(纯度99.99％)。随后对合金锭进行破碎、筛分，包装后入库储存。

实施效果：

所述低密度氮化硅钒在重熔加密前密度为4.2g/cm³，含水率为10％。

所述低密度氮化硅钒在重熔加密后密度为4.58g/cm³，含水率为1.2％。

实施例3

称量1t低密度的氮化锰铁，配入3％的铁粉后，由胶带机送入变频感应炉1内，随后充入流速为0.2m³/min的氮气(纯度99.99％)，充氮3min后开始通电。其中，变频感应炉的功率为2500kW。冶炼过程的温度为1280～1350℃，冶炼时长为12～16min。

冶炼完成后，液压系统工作，将炉体倾翻，合金液沿溜槽2流至小车4上的锭模3内，当炉内剩余10％左右的合金液时，停止浇铸，炉体翻至原位。

浇铸过程中，会产生大量的高温含尘烟气，除尘罩7负责收集并将之沿除尘烟道8送至后面的布袋除尘系统，净化后达标排放。与此同时，管道9对浇铸区域中合金液流经的地方一直吹送氮气(纯度99.99％)，以防止合金液被氧化。

小车行走采用卷扬机6牵引的方式，沿轨道5将锭模3运送至精整跨，进行冷却。从合金液出炉到冷却过程中，管道10一直对锭模3吹送氮气(纯度99.99％)。随后对合金锭进行破碎、筛分，包装后入库储存。

实施效果：

所述低密度氮化锰铁在重熔加密前密度为6.84g/cm³，含水率为8％。

所述低密度氮化锰铁在重熔加密后密度为7.31g/cm³，含水率为2％。

实施例4

称量1t低密度的氮化铬铁，配入2％的铁粉后，由胶带机送入变频感应炉1内，随后充入流速为0.25m³/min的氮气(纯度99.99％)，充氮3min后开始通电。其中，变频感应炉的功率为2500kW。冶炼过程的温度为1700～1750℃，冶炼时长为20～25min。

冶炼完成后，液压系统工作，将炉体倾翻，合金液沿溜槽2流至小车4上的锭模3内，当炉内剩余10％左右的合金液时，停止浇铸，炉体翻至原位。

浇铸过程中，会产生大量的高温含尘烟气，除尘罩7负责收集并将之沿除尘烟道8送至后面的布袋除尘系统，净化后达标排放。与此同时，管道9对浇铸区域中合金液流经的地方一直吹送氮气(纯度99.99％)，以防止合金液被氧化。

小车行走采用卷扬机6牵引的方式，沿轨道5将锭模3运送至精整跨，进行冷却。从合金液出炉到冷却过程中，管道10一直对锭模3吹送氮气(纯度99.99％)。随后对合金锭进行破碎、筛分，包装后入库储存。

实施效果：

所述低密度氮化铬铁在重熔加密前密度为4.92g/cm³，含水率为12％。

所述低密度氮化铬铁在重熔加密后密度为5.46g/cm³，含水率为1.5％。

本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。