安阳市定兴冶金耐材有限责任公司董事长  王志明

 

 

氮化合金在我国的工业应用范围不断扩大，真正进行大面积推广应用的时间也就在近10年中。从单晶硅、多晶硅、高端陶瓷，到高档耐火材料、高氮钢、高强钢、特种钢以及航空、航天领域，都使得氮化合金的强化功能得到了越来越广泛的认知和推广应用。

然而，我国的氮化合金工业相对于发达国家起步较晚。仅以氮化硅为例，我国出口的高档氮化硅为5~6万元人民币一吨，而用于单晶硅和多晶硅生产所需的进口氮化硅却高达60~80万元人民币一吨。价格相差10多倍。因此，我国的氮化合金生产工艺确实需要有不断的创新与开发，来逐步缩短与发达国家的技术距离。

目前，氮化硅、氮化硅铁、氮化硅锰、氮化铬、氮化钒等氮化物在钢铁冶炼行业已经达到了广泛的应用。如氮化硅、氮化硅铁粉体添加到高炉炮泥中，使炮泥的强度和开堵性能达到明显的改善，跑铁次数降低，满足了大型高炉的需要，已成为现代化大型高炉炮泥不可缺少的关键成分；在炼钢方面，粒状氮化合金是一种高效增氮剂，进入钢液中起到析出、固溶以及沉淀强化的作用，显著提高了钢材的强度，强化成本低。氮化合金的逐渐普及应用，对钢铁生产企业降本增效意义重大，氮化合金的应用前景乐观。

在真空氮化合金的生产中，有多种不同的生产工艺。以硅系、锰系的氮化工艺为例，大部分企业现在使用氮化硅结合碳化硅托板作窑具，将需要氮化的合金原料以粉状的形式分层装在上面，送入真空氮化炉内进行氮化反应。这种工艺劳动强度大，托板损坏多，炉次产量低，生产成本高。而创新的工艺是，将合金原料压制成型、经烘干后，直接装上窑车进入真空炉进行氮化。新工艺取消了托板的使用，节省了运行设备成本，减轻了劳动强度，增加了炉次产量，降低了综合生产成本。

创新的生产工艺流程：

一、 工艺流程：

配料 –— 混料 —– 醒料 —– 成型 —– 装烘干车 —– 烘干备用 —– 装窑车 —– 进氮化炉 —– 氮化反应 —– 强制降温 —– 出炉 —– 制粉（粒）—– 入库   

二、 工艺过程：

1、配料混料

按照比例，将原料、添加剂、结合剂和水进行混料、醒料反应；

2、挤压成型

混合好的原料要醒料12小时以上，方可进行高压挤压成型；

3、装车烘干

挤压成型后直接装上烘干车，进入远红外（或燃气）隧道窑烘干；

4、装车入炉

将烘干的半成品装上窑车，推入真空炉进行氮化反应；

5、氮化反应

按照设定的升温曲线，由电脑自动控制氮化过程；

6、降温出炉

氮化反应完成后，强制降温出炉；

7、制粉入库

按订单要求制粉、粒、检测、包装、入库。

三、 生产装备：

行星强制混碾机、100吨液压机、远红外烘干隧道、真空氮化炉、锷式破碎机、柔性制粉机、自动装袋机、计量设备、电控装备。

四、 产品质量指标：（按si3N4计）

N=37%   si=60%   Fe=0.3%   Ai=0.4%   Ca=0.12%       O=1.23%

值得提醒注意的是，在氮化升温工程中，往往会出现自升温过快而无法控制的局面，最终发生析硅现象，造成托板和窑车粘结，氮化不完全，产品不合格的后果。而要解决这个难题的关键是操作工的经验积累，也就是升温曲线的设定和灵活的操作控制，一定要尊重科学，尊重人才，尊重实践。只有做到管理到位，才能收到预期的效果。