CN110306106B - 一种逆向循环双推钒氮合金生产装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种逆向循环双推钒氮合金生产装置,包括通道室体A和通道室体B,通道室体A和通道室体B逆向设置且两者均依次连有预热段、升温段、炭氮化段和冷却段,预热段连接在进料密封室上,进料密封室连接在进料滑轨上,冷却段上连接有出料密封室,出料密封室连接有出料滑轨,通道室体A的进料滑轨与通道室体B的出料滑轨相连通,通道室体B的进料滑轨和通道室体A的出料滑轨相连,冷却段中设有水冷***,通道室体A的水冷***与通道室体B的预热段相连,通道室体B的水冷***与通道室体A的预热段相连;本发明还公开了逆向循环双推钒氮合金生产装置的生产工艺。本发明的有益效果是:降低能耗、节约建设成本、节约人工成本、提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及钒氮合金技术领域,特别是一种逆向循环双推钒氮合金生产装置及工艺。
背景技术
钒氮合金及氮化钒,钒氮合金是一种新型合金添加剂,能够替代钒铁进行合金化钢生产。氮化钒添加与能提高钢的强度、韧性、延展性及抗热疲劳性等综合机械性能,并使钢具有良好的可焊性。在达到相同强度下,添加钒氮合金可以节约钒氮加入量30%~40%,从而降低了成本;目前国内钒氮合金生产企业有32家。
目前钒氮合金的生产常采用副窖进行预热、采用单通道室体进行碳化、氮化烧结,受到工艺和设备的限制,其建设成本和能耗都比较高,但生产效率却不高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点,提供一种降低能耗、节约成本、提高工作效率的逆向循环双推钒氮合金生产装置及工艺。
本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种逆向循环双推钒氮合金生产装置,包括双通道室体、气动推进缸、温控***、炉压控制***和氮气***,双通道室体内设置有炉压控制***和温控***,其特征在于:所述的双通道室体包括通道室体A和通道室体B,通道室体A和通道室体B逆向设置且两者均依次连有预热段、升温段、炭氮化段和冷却段,预热段连接在进料密封室上,进料密封室连接在进料滑轨上,冷却段上连接有出料密封室,出料密封室连接有出料滑轨,通道室体A的进料滑轨与通道室体B的出料滑轨相连通,通道室体B的进料滑轨和通道室体A的出料滑轨相连,进料滑轨、出料滑轨、进料密封室和出料密封室中均设置有推动气缸,所述的冷却段中设有水冷***,水冷***中设置有进水口A和出水口A,所述的预热段中设置有预热***,预热***设置有进水口B和出水口B,通道室体A中进水口A与通道室体B的出水口B相连,通道室体A的出水口A与通道室体B的进水口B相连,所述的氮气***分别与双通道室体、进料密封室和出料密封室相连,双通道室体内还设置有物料移动装置。
所述的进料滑轨和出料滑轨的下方均设置有支架。
所述的进料密封室和出料密封室上均设置有上设置有密封闸门。
所述的预热段和升温段中均设置有排气孔。
所述的温控***包括硅炭加热棒和硅钼加热棒,升温段中设置有三列硅炭加热棒,炭氮化段中设置有三列硅钼加热棒,硅炭加热棒和硅钼加热棒均与自身相对应的隔离变压器相连。
所述的氮气***通过炭氮化段上设置的氮气孔与双通道室体相连。
所述的通道室体A和通道室体B均采用保温墙,保温墙采用耐热高材料,保温墙外设置有壳体。
逆向循环双推钒氮合金生产装置的生产工艺,它包括以下步骤:
S1、配料:将五氧化二钒粉末、石墨、氧化促进剂、硅酸钠水溶液、铁粉按100:25:4:12:1的比例选取混合均匀,并压制成扁球状,自然干燥后得到含水量低于6%的物料;
S2、上料:将物料置于进料滑轨上,通过推动气缸将物料推动至进料密封室中,进料密封室通过氮气***将空气排除,再通过推动气缸将物料推至双通道室体的预热段中;
S3、预热:通过预热***保持预热段的温度为300℃±30℃,对物料进行预热,物料预热会产生水蒸气,水蒸气通过排气孔排除,预热后的物料移送至升温段;
S4、升温还原:通过温控***中的硅炭加热棒对升温段进行加热,保持升温段温度为300℃~1250℃,升温段中的物料发生还原反应,还原反应产生钒炭化合物、一氧化碳和二氧化碳,一氧化碳和二氧化碳通过排气孔被排除,钒炭化合物移送至炭氮化段;
S5、氮化烧结:通过氮气孔向炭氮化段中通入氮气,氮气与钒炭化合物发生反应,生成钒氮合金,生成的钒氮合金移送至冷却 段;
S6、冷却和出料:通过水冷***对钒氮合金进行冷却,冷却时所产生的余热用于另一通道室体中预热段的预热,冷却后的钒氮合金移送至出料密封室,出料密封室的钒氮合金通过推动气缸被推动至出料滑轨上。
所述的预热段、升温段、炭氮化段、冷却段中压力均保持为150 Pa±50Pa。
本发明具有以下优点:
(1)通过设置逆向双通道室体,并将通道室体A中冷却段获得的余热用于通道室体B中预热段的预热,通道室体B中冷却段获得的余热用于通道室体A中预热段的预热,节约能耗,由于双通道室体逆向设置,通道室体A的冷却段与通道室体B的预热段相邻设置,余热损失小,其能耗是常规炉窖的80%;
(2)通过设置逆向双通道室体,取消副窖的预热,将副窖中的预热阶段增加到逆向双通道室体内,在同产能的情况下,逆向双通道室体为但通道室体投资成本的70%,节约成本,并且生产效率得到大幅度提高;
(3)通过设置推料气缸和物料移动装置,实现了全自动循环进出物料,节约大量的人工成本。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图;
图中,1—通道室体A,2—通道室体B,3—预热段,4—升温段,5—炭氮化段,6—冷却段,7—进料密封室,8—进料滑轨,9—出料密封室,10—出料滑轨,11—推动气缸,12—密封闸门,13—排气孔,14—氮气孔,15—物料。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述,本发明的保护范围不局限于以下所述:
如图1所示,一种逆向循环双推钒氮合金生产装置,包括双通道室体、气动推进缸、温控***、炉压控制***和氮气***,双通道室体内设置有炉压控制***和温控***,所述的双通道室体包括通道室体A1和通道室体B2,通道室体A1和通道室体B2逆向设置且两者均依次连有预热段3、升温段4、炭氮化段5和冷却段6,预热段3连接在进料密封室7上,进料密封室7连接在进料滑轨8上,进料滑轨8下方设置有支架,冷却段6上连接有出料密封室9,出料密封室9连接有出料滑轨10,出料滑轨10下方设置有支架,通道室体A1的进料滑轨8与通道室体B2的出料滑轨10相连通,通道室体B2的进料滑轨8和通道室体A1的出料滑轨10相连。进料滑轨8、出料滑轨10、进料密封室7和出料密封室9中均设置有推动气缸11,双通道室体内还设置有物料移动装置,用于推动物料15移动,实现全自动化上料、出料,节约人工成本。
所述的温控***包括硅炭加热棒和硅钼加热棒,升温段4中设置有三列硅炭加热棒,炭氮化段5中设置有三列硅钼加热棒,硅炭加热棒和硅钼加热棒均与自身相对应的隔离变压器相连,通过三列硅炭加热棒对升温段4进行加热,通过三列硅钼加热棒对炭氮化段5进行加热。
所述的氮气***分别与双通道室体、进料密封室7和出料密封室9相连,进料密封室7和出料密封室9上均设置有上设置有密封闸门12。当物料15需要被推至进料密封室7中时,通过关闭与预热段3相邻近的密封阀门3,并同时开启与进料滑轨8相邻的密封阀门3,当物料15被推至进料密封室7中后,将与进料滑轨8相邻的密封阀门3也关闭,通过氮气***,向进料密封室7中冲入氮气,从而将多余的空气排除,从而确保双通道室体内不会进入空气,保证物料15的反应不会受到干扰。出料密封室9用相似的方法,确保空气不会进入双通道室体内。
所述的冷却段6中设有水冷***,水冷***中设置有进水口A和出水口A,所述的预热段3中设置有预热***,预热***设置有进水口B和出水口B,通道室体A1中进水口A与通道室体B2的出水口B相连,通道室体A1的出水口A与通道室体B2的进水口B相连。将通道室体A1中冷却段6中的余热用于通道室体B2中预热段3的预热,将通道室体B2中冷却段6中的余热用于通道室体A1中预热段3的预热,减小能耗;且通道室体A1和通道室体B2逆向相邻设置,通道室体A1中冷却段6与通道室体B2中预热段3邻近设置,通道室体B2中冷却段6通道室体A1中预热段3邻近设置,减小余热的自然损耗,从而更进一步降低能耗。
所述的预热段3和升温段4中均设置有排气孔13。当物料15在预热段3进行预热时,会蒸发掉物料中多余的水分,被蒸发的水分通过排气孔13排除;当物料15在升温段4中进行还原反应时,会产生一氧化碳和少量的二氧化碳气体,两者同样通过排气孔13被排除。
所述的氮气***通过炭氮化段5上设置的氮气孔14与双通道室体相连,通过氮气孔14向双通道室体中的炭氮化段5注入氮气。
所述的通道室体A1和通道室体B2均采用保温墙,保温墙采用耐热高材料,保温墙外设置有壳体。
逆向循环双推钒氮合金生产装置的生产工艺,它包括以下步骤:
S1、配料:将五氧化二钒粉末、石墨、氧化促进剂、硅酸钠水溶液、铁粉按100:25:4:12:1的比例选取混合均匀,并压制成扁球状,自然干燥后得到含水量低于6%的物料15;
S2、上料:将物料15置于进料滑轨8上,通过推动气缸11将物料15推动至进料密封室中7,进料密封室7通过氮气***将空气排除,再通过推动气缸11将物料15推至双通道室体的预热段3中;
S3、预热:通过预热***保持预热段3的温度为300℃±30℃,对物料进行预热,物料预热会产生水蒸气,水蒸气通过排气孔13排除,预热后的物料15移送至升温段4;
S4、升温还原:通过温控***中的硅炭加热棒对升温段4进行加热,保持升温段4温度为300℃~1250℃,升温段4中的物料发生还原反应,还原反应产生钒炭化合物、一氧化碳和二氧化碳,一氧化碳和二氧化碳通过排气孔13被排除,钒炭化合物移送至炭氮化段5;
S5、氮化烧结:通过氮气孔14向炭氮化段5中通入氮气,氮气与钒炭化合物发生反应,生成钒氮合金,生成的钒氮合金移送至冷却 段6;
S6、冷却和出料:通过水冷***对钒氮合金进行冷却,冷却时所产生的余热用于另一通道室体中预热段6的预热,冷却后的钒氮合金移送至出料密封室9,出料密封室9的钒氮合金通过推动气缸11被推动至出料滑轨10上。
所述的预热段3、升温段4、炭氮化段5、冷却段6中压力均保持为150 Pa±50Pa。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种逆向循环双推钒氮合金生产装置,包括双通道室体、气动推进缸、温控***、炉压控制***和氮气***,双通道室体内设置有炉压控制***和温控***,其特征在于:所述的双通道室体包括通道室体A(1)和通道室体B(2),通道室体A(1)和通道室体B(2)逆向设置且两者均依次连有预热段(3)、升温段(4)、炭氮化段(5)和冷却段(6),预热段(3)连接在进料密封室(7)上,进料密封室(7)连接在进料滑轨(8)上,冷却段(6)上连接有出料密封室(9),出料密封室(9)连接有出料滑轨(10),通道室体A(1)的进料滑轨(8)与通道室体B(2)的出料滑轨(10)相连通,通道室体B(2)的进料滑轨(8)和通道室体A(1)的出料滑轨(10)相连,进料滑轨(8)、出料滑轨(10)、进料密封室(7)和出料密封室(9)中均设置有推动气缸(11),所述的冷却段(6)中设有水冷***,水冷***中设置有进水口A和出水口A,所述的预热段(3)中设置有预热***,预热***设置有进水口B和出水口B,通道室体A(1)中进水口A与通道室体B(2)的出水口B相连,通道室体A(1)的出水口A与通道室体B(2)的进水口B相连,所述的氮气***分别与双通道室体、进料密封室(7)和出料密封室(9)相连,双通道室体内还设置有物料移动装置;所述的进料滑轨(8)和出料滑轨(10)的下方均设置有支架;所述的进料密封室(7)和出料密封室(9)上均设置有上设置有密封闸门(12)。
2.根据权利要求1所述的一种逆向循环双推钒氮合金生产装置,其特征在于:所述的预热段(3)和升温段(4)中均设置有排气孔(13)。
3.根据权利要求1所述的一种逆向循环双推钒氮合金生产装置,其特征在于:所述的温控***包括硅炭加热棒和硅钼加热棒,升温段(4)中设置有三列硅炭加热棒,炭氮化段(5)中设置有三列硅钼加热棒,硅炭加热棒和硅钼加热棒均与自身相对应的隔离变压器相连。
4.根据权利要求1所述的一种逆向循环双推钒氮合金生产装置,其特征在于:所述的氮气***通过炭氮化段(5)上设置的氮气孔(14)与双通道室体相连。
5.根据权利要求1所述的一种逆向循环双推钒氮合金生产装置,其特征在于:所述的通道室体A(1)和通道室体B(2)均采用保温墙,保温墙采用耐热高材料,保温墙外设置有壳体。
6.根据权利要求1所述的一种逆向循环双推钒氮合金生产装置的生产工艺,其特征在于:它包括以下步骤:
S1、配料:将五氧化二钒粉末、石墨、氧化促进剂、硅酸钠水溶液、铁粉按100:25:4:12:1的比例选取混合均匀,并压制成扁球状,自然干燥后得到含水量低于6%的物料(15);
S2、上料:将物料(15)置于进料滑轨(8)上,通过推动气缸(11)将物料(15)推动至进料密封室中(7),进料密封室(7)通过氮气***将空气排除,再通过推动气缸(11)将物料(15)推至双通道室体的预热段(3)中;
S3、预热:通过预热***保持预热段(3)的温度为300℃±30℃,对物料进行预热,物料预热会产生水蒸气,水蒸气通过排气孔(13)排除,预热后的物料(15)移送至升温段(4);
S4、升温还原:通过温控***中的硅炭加热棒对升温段(4)进行加热,保持升温段(4)温度为300℃~1250℃,升温段(4)中的物料发生还原反应,还原反应产生钒炭化合物、一氧化碳和二氧化碳,一氧化碳和二氧化碳通过排气孔(13)被排除,钒炭化合物移送至炭氮化段(5);
S5、氮化烧结:通过氮气孔(14)向炭氮化段(5)中通入氮气,氮气与钒炭化合物发生反应,生成钒氮合金,生成的钒氮合金移送至冷却 段(6);
S6、冷却和出料:通过水冷***对钒氮合金进行冷却,冷却时所产生的余热用于另一通道室体中预热段(6)的预热,冷却后的钒氮合金移送至出料密封室(9),出料密封室(9)的钒氮合金通过推动气缸(11)被推动至出料滑轨(10)上。
7. 根据权利要求1所述的一种逆向循环双推钒氮合金生产装置,其特征在于:所述的预热段(3)、升温段(4)、炭氮化段(5)、冷却段(6)中压力均保持为150 Pa±50Pa。
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