一種鍛軋金屬錳的生產工藝的製作方法
2023-08-04 13:50:51 2
專利名稱：一種鍛軋金屬錳的生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種生產鍛軋成型金屬錳的新生產工藝技術。其發明目的在於 得到一種在用途、品質上優於傳統電解錳片及錳塊的新型錳系鐵合金材料。
背景技術：
金屬錳在鋼中是一種不可缺少的合金元素。金屬錳，特別是高^電解金屬 錳，現在越來越廣泛的做為脫氧劑、脫硫劑應用於鋼鐵生產中以及多組元的合 金鋼、不鏽鋼冶煉製造業。目前在鋼鐵冶煉行業中，對於錳作為合金的添加劑 主要是以電解金屬錳片、電解金屬錳粉以及熔鍊金屬錳塊等方式。但是直接向 爐內鋼液加入電解錳片，很容易造成錳的氧化，降低錳的有效利用率，而且片 狀錳比表面積大，在鋼液表面加入導致其很難沉入鋼液，不利於合金化；金屬 錳粉在包裝、運輸過程中極易氧化，在空氣中金屬錳粉塵也極易與氧發生爆炸， 有一定的安全隱患。現在有相當一部分鋼鐵企業使用熔鍊金屬錳塊來加入鋼液， 但這種熔鍊金屬錳塊是利用中頻爐將電解金屬錳片熔化後，倒入鑄模中冷卻， 之後將整塊錳錠從錳模中取出，用人工方式將錳錠破碎成10皿一50mm之間的錳 塊。鋼鐵企業在使用這種錳塊時的缺點是由於其形狀不規則，大小不'一致，特別 是容易含有過多的破碎工序產生的金屬錳粉末,使鋼鐵冶煉企業在入爐使用、合 金成份計量控制等方面帶來不便與誤差,而且錳塊在中頻爐熔煉的生產過程中， 往往需加入脫碳、脫氧、脫硫劑等輔料，這就使得錳塊錳含量不高及雜質較多， 這就使得金屬錳塊在高品質合金冶煉中受到極大限制。
發明內容
本發明的目的在於製備出一種經過鍛軋、真空硬化燒結處理的高純金屬 錳球團，其特徵在於此錳球具有規則的形狀，大小固定且每個球團個體完全一 致，並且，此鍛軋金屬錳球團具有一定的硬度，以滿足其在使用上的要求。
本發明所述工藝採用的方法為二次重結晶、高溫壓力鍛軋。首先採用高強 度對輥式鍛軋設備，將金屬錳粉末在瞬間壓製成型，並利用其壓縮產生的瞬時 高溫使其產生第一次晶體相變(由a -Mn變為a - Y -Mn)，具有固定的物理形狀， 其次是將成型鍛軋錳置入真空冶煉爐對其進行真空硬化燒結，使其產生第二次 晶體重構、相變(晶相調質)(由a-y-Mn變為P-Mn)，進一步提高其機械物理
性能。
本工藝採用的技術方案如下
首先將電解金屬錳(DJM99.7)破碎成40—60目的金屬粉末。因為金 屬錳機械性能硬而脆，可鍛性差，所以用金屬粉末進行粉末鍛是對金屬錳 進行鍛軋的一個實用可行的創新工藝。
將放置在料倉內的金屬錳粉末放置在攪拌設備中，加以定量的粘結劑 以及固化劑。選擇適當的粘結劑及固化劑是鍛軋錳具有較高鍛軋成型率， 較好的物理機械性能以及較高表面光潔度的重要因素。本工藝粘結劑採用 傳統的矽酸鈉(水玻璃)，而固化劑採用了自行研製的非有機物固化劑，對 產品化學成份沒有任何影響(而其它的有機物固化劑對產品化學成份影響 較大)。
經攪拌混合均勻的金屬錳粉末通過皮帶輸送設備，均勻連續地輸送到對輥 式鍛軋設備中。首先，物料經過該設備的預壓系統，使物料由不太均勻的鬆散 狀態預壓成具有一定堆積密度的緻密狀態，該預壓系統是一個可控、自控、精 確無極調速的垂直螺旋式動力裝置。在壓密的同時將物料以最佳流量速率送至 對輥式鍛壓系統。此系統是鍛壓成型的關鍵系統，它由兩個精確對位輥軋轉子 組成，上面均勻分布具有規則形狀的半球窩凹槽，當兩球輥以相反方向轉動， 則兩邊的半形球窩凹槽則對應形成一整個球窩空間，這就是鍛軋錳的一個壓模。 而這個壓模形狀可根據客戶要求定做為球狀、橢球狀、長方形等形狀與各種尺 寸。兩對輥是以電機以及同步傳動系統來帶動的，其壓力調節系統是一個具有 自應力反饋的液壓系統，通過這套系統，鍛壓設備產生的總壓力應可保證在300 噸以上，即保證在lmm的距離上有不少於1噸/mm的線壓力，這是保證鍛軋錳 具有鍛軋定型及達到重結晶所需溫度的關鍵影響因素。當物料由預壓系統送至 鍛軋系統時，物料被兩對輥壓密於每個壓模之中，在鍛壓力達到最大時，即物 料通過軋輥切線方向時，所受到的鍛壓力即為最大值，這時作用在物料的徑向 線壓力(按壓模形狀方位)為1 3噸/mm，這時金屬粉末間將產生兩種相互作用， 其一是經物理壓縮，粉末顆粒間距將變得緻密，在粘結固化劑作用下，形成有 固定形狀的鍛軋個體，其二是由於強大的壓力(一般在300 400噸之間)，產生 了足夠的壓縮比，金屬粉末產生瞬時高溫，使錳球團中一部分錳原亍達到由a 錳轉化為a - Y錳的晶相轉化溫度，變為具有a - Y錳晶體的鍛軋錳個體進一步 緻密，物理強度進一步提高，鍛軋個體表面也變得非常光潔，規整(注金屬
錳有四種晶體形式a、 P、 Y、 O，常溫下以(l最穩定)。
鍛軋錳個體被對輥鍛壓過後，由於重力與對輥轉動的一個慣性作用，脫除 對輥壓模，進入鍛軋設備的輸出傳送裝置，此時物料己冷卻晶體以a錳為主， 存有部分a+Y錳。
將鍛軋過的錳放置在真空冶煉爐中進行二次燒結、重結晶是進一步提高鍛 軋錳機械物理性能的重要工序。本工藝採用一種自動控制真空燒結系統，將鍛 軋錳堆放在真空燒結系統軌道式物料小車上，放入真空電阻燒結爐中。當系統 密閉之後，採用高效真空機組，將真空爐中壓力抽至20—一50Pa，這時系統中 己幾乎沒有任何氧氣，這是保證鍛軋錳質量的重要手段，使鍛軋錳中氧化錳含 量保持最低水平，而且這也是降低相變溫度的重要手段。
當真空度達到要求後,用真空爐內石墨電極對真空爐內鍛軋錳進行升溫,用 自動溫控系統使鍛軋錳物料溫度達到70(rC-…90(TC之間，即達到錳晶體由a — a + Y — 0的轉化，這時錳中晶體進行了一個二次重構、調質的過程,.亭物質緻密 度進一歩提高，其物理機械性能得到進一步提升，完全滿足了客戶對鍛軋錳形狀、 外觀、硬度等物理指標的要求。
進行一段時間保溫、降溫後,打開真空爐將物料推出,進一步冷卻後進行包裝, 完成整個鍛軋錳的生產過程。
用本工藝生產的鍛軋錳產品化學成分如下:Mn》98。/。 C<0. 03% S<0. 03% Si<0. 1% P<0.005%，完全滿足客戶對鍛軋錳的要求。
附圖1為本發明的工藝流程附圖2為本發明採用橢球形鍛模，金屬錳經鍛軋後形成的鍛軋錳個體的形狀示意圖。
具體實施例方式
使用電解金屬錳(DJM997)5噸，(質量指標Mn:99. 71%， C:O. 032%， S:O. 029%，
P: 0.0064%， Si :0.05%),將其破碎成60目的金屬錳粉末，之後將物料放入料倉。
將放置在料包內的金屬錳粉末通過自動計量輸送裝置輸至密閉的攪拌 設備中，第一次輸入1.25噸，加入粘結劑…-水玻璃20公斤以及固化劑2.5 公斤，攪拌混合均勻後，將金屬錳粉末通過皮帶輸送設備，均勻連續地輸送到對 輥式鍛軋設備中。本鍛壓設備的壓模為橢球形，尺寸(L*W*H，見附圖2)為 48mm*38mm*25mm，物料經過預壓、壓球，後經過皮帶輸送機送至堆放處，將 錳球團放入一個軌道小車， 一車剛好放置1.25噸物料。重複上述攪拌、鍛軋過 程，將剩餘的物料全部鍛軋成形放置在物料小車上(每車1.25噸，4車共5噸)。
同時將4個物料小車放入自動控制真空燒結系統-…1500KVA真空電阻爐 中。當系統密閉之後，採用真空滑閥泵——羅茨泵真空機組，將真空爐中整壓 抽至36Pa，這時系統中已幾乎沒有任何氧氣,這時用真空爐內12根石墨電極對 真空爐內鍛軋錳進行升溫，加溫5個小時後，錳物料溫度達到爐前端860°C; 爐中端904°C;尾端897°C。停電冷卻，到各測溫點溫度為150。C左右時，開 爐，取出物料小車，得到金屬鍛軋錳球合格產品。
鍛軋錳產品化學成分如下:Mn二99. 18% 00. 031% S=0. 027% Si=0. 09% P二0.005。/。，完全滿足客戶對鍛軋金屬錳的質量要求。
權利要求
1.本發明涉及一種經過鍛軋、真空硬化燒結處理的高純金屬錳球團，，其特徵在於a.此錳球具有規則的形狀，大小固定且每個球團個體完全一致，並且，此鍛軋金屬錳球團具有一定的硬度，以滿足其在使用上的要求；b.本工藝原材料為40-60目的金屬錳粉末。由於金屬錳機械性能硬而脆，可鍛性差，所以用金屬粉末進行粉末鍛是本藝一個實用可行的創新；c.金屬錳粉末在線壓力不低於1T/mm的雙輥鍛軋設備中進行物理壓縮及晶相重構，使金屬錳粉末成為緻密、光潔，規整的鍛軋錳個體；d.將鍛軋過的錳放置在真空冶煉爐中進行二次燒結、重結晶，進一步提高鍛軋錳機械物理性能。本工序採用一種自動控制真空燒結爐系統，工藝真空壓力為20-50pa，燒結、重結晶溫度為700℃----900℃之間的某一值。
全文摘要
本發明涉及一種生產鍛軋成型金屬錳的新工藝技術。本發明工藝在於製備出一種經過鍛軋、真空硬化燒結處理的高純金屬錳球團，其特徵是此錳球團具有規則的形狀，大小固定且每個球團個體完全一致。本發明採用二次重結晶、高溫壓力鍛軋的工藝方法，首先採用高強度對輥式鍛軋設備，將金屬錳粉末在瞬間壓製成型，並利用其壓縮產生的瞬時高溫使其產生第一次晶體相變，具有固定的物理形狀，其次是將成型鍛軋錳置入真空冶煉爐內，在一定真空條件及特定溫度下進行真空硬化燒結，使其產生第二次晶體重構、相變，進一步提高其機械物理性能。
文檔編號B22F3/12GK101168194SQ20071003593
公開日2008年4月30日 申請日期2007年10月19日 優先權日2007年10月19日
發明者李紹東, 王國寧 申請人:王國寧