一种逆向循环双推钒氮合金生产装置及工艺的制作方法

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。

技术实现要素：

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、温控系统、炉压控制系统和氮气系统，双通道室体内设置有炉压控制系统和温控系统，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系统，水冷系统中设置有进水管a和出水管a，所述的预热段中设置有预热系统，预热系统设置有进水口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，所述的氮气系统分别与双通道室体、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。

所述的温控系统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。

所述的氮气系统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系统将空气排除，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：通过预热系统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：通过温控系统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：通过水冷系统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150pa±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—进料轨道，9—出料密封室，10—出料轨道，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、温控系统、炉压控制系统和氮气系统，双通道室体内设置有炉压控制系统和温控系统，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，进料轨道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，出料轨道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。

所述的温控系统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。

所述的氮气系统分别与双通道室体、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，通过氮气系统，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中设有水冷系统，水冷系统中设置有进水管a和出水管a，所述的预热段3中设置有预热系统，预热系统设置有进水口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。

所述的氮气系统通过炭氮化段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通过氮气系统将空气排除，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：通过预热系统保持预热段3的温度为300℃±30℃，对物料进行预热，物料预热会产生水蒸气，水蒸气通过排气孔排除13，预热后的物料15移送至升温段4；

s4、升温还原：通过温控系统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：通过水冷系统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150pa±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。