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《燒結(jié)鋼燒結(jié)過程中的氣氛控制》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、燒結(jié)鋼燒結(jié)過程中的氣氛控制???及其對性能的影響???摘要：燒結(jié)氣氛的正確選擇及其控制對燒結(jié)后部件的性能至關(guān)重要，這里所謂的控制主要是指對氣氛中氧及碳濃度（含量）的控制，因為兩者均對燒結(jié)的質(zhì)量及其后部件的力學(xué)性能、燒結(jié)表面質(zhì)量等具有決定性的作用。本文綜述了PM鋼燒結(jié)過程中所用的不同的燒結(jié)氣氛，闡述不同氣氛的作用及其影響，著重分析不同氣氛中碳勢及氧濃度的控制，并舉例說明。???關(guān)鍵詞：燒結(jié)鋼燒結(jié)氣氛碳勢氧分壓???燒結(jié)氣氛及其選擇???如果僅考慮含碳鋼的燒結(jié)，粉末冶金工業(yè)中所使用的燒結(jié)氣氛為氫氣、氮氣、氮氣+氫氣（有碳勢或無碳勢）、分解氨、吸熱
2、煤氣、吸熱煤氣+氮氣、合成煤氣以及真空等，正確選擇燒結(jié)氣氛，需了解各種燒結(jié)氣氛的特點及其性能，按照保證質(zhì)量，降低成本的原則進行選取。???氫氣是一種很強的還原性氣氛，很多人認(rèn)為氫氣具有一定的脫碳作用，但這在很大程度上取決于所使用的氫氣的純度而不是氫氣本身。一般經(jīng)過電解或催化轉(zhuǎn)化的氫氣都含有一定量的雜質(zhì)氣體，如H2O，O2，CO及CH4等，有時總量可達0.5%左右。因此，使用前最好能對其進行干燥及純化處理，使其含氧量及露點降低，但是因氫氣的價格較高，除非有特殊理由，一般情況下很少使用純氫作燒結(jié)氣氛。???氮氣是一種安全而廉價的惰性氣體，但因純氮
3、氣在燒結(jié)溫度下不具備還原性，所以在傳統(tǒng)粉末冶金鋼的生產(chǎn)中很少用純氮氣作燒結(jié)氣氛。近年來隨著氮氣純化成本的降低及燒結(jié)爐密閉性的提高，氮氣亦開始被用作燒結(jié)氣氛燒結(jié)含碳鋼。???氮氫混合氣近年來被越來越多地用于含碳鋼的燒結(jié)中，氮/氫通常用在95/5-50/50之間，這種混合氣具有一定的還原性，露點可以達到-60℃以下，一般來說，使用這種氣體在1050-1150℃時需要加入一定量的CH4或C3H8以保持一定的碳勢，而在1250℃以上燒結(jié)含碳鋼，無需控制碳勢，這種混合氣可以用來在1120℃以下燒結(jié)含鉻的鐵基合金而不發(fā)生氧化。???分解氨是使氨氣通過加熱
4、的催化劑分解而成的，包括75%H2和25%N2。但一般來說分解氨中總是殘存少量未分解的氨分子，當(dāng)它們在高溫下與熱金屬接觸時會分解成活性很強的氫原子及氮原子，從而使金屬氮化。近期的研究表明，如果控制得當(dāng)，在1120℃時燒結(jié)AstaloyCrM，分解氨化90N2/10H2混合氣具有更強的還原性，其主要原因在于這些在燒結(jié)過程中剛剛分解的活性氫原子，比90N2/10H2混合氣中的氫氣具有更強的還原性，可以有效還原AstaloyCrM顆粒外的氧化層，要純化分解氨，可以使其通過水后并干燥之，或用活性氧化鋁，或用分子篩將殘留的氨全部除去。???吸熱煤氣是將
5、碳氫化物煤氣（CH4或C3H8）與空氣按一定比例混合，在900-1000℃預(yù)熱，再經(jīng)氧化鎳觸媒催化轉(zhuǎn)化后得到的混合氣體的一種。根據(jù)空氣與煤氣的比例不同，轉(zhuǎn)化過程伴隨著吸熱或放熱型反應(yīng)，所得到的混合氣體被相應(yīng)的稱為吸熱煤氣或放熱煤氣，其反應(yīng)或如下：???CmHn+m(O2+3.774N2)—mCO+n/H2+1.887mN2???如果要上述反應(yīng)完全進行，即CmHm中的所有C與空氣中的O2剛好反應(yīng)完畢，則所需要空氣/煤氣應(yīng)為m/2(1+3.774)，即2.387m。比如，所使用的碳氫煤氣是CH4，則所需的空氣/煤氣應(yīng)為2.387，此時所產(chǎn)出的混合
6、氣體中包括40.9%H2，38.6%N2及20.5%CO.圖8給出CH4空氣在不同比例下所得到的混合氣體中不同氣體的配比關(guān)系，由圖可見，反應(yīng)后混合氣體中H2及CO的含量隨著空氣/煤氣的增加而降低，但H2O及CO2的含量隨之而增加，同時也說明反應(yīng)后的混合氣體中碳勢隨著空氣/煤氣的增加在降低以及氧化性能在增加，這也是為什么燒結(jié)含碳鋼時很少用放熱煤氣而大部分用吸熱煤氣的主要原因，一般來講，空氣/煤氣在2.0-3.0之間所產(chǎn)出的混合氣體均被稱為吸熱煤氣，而該比值大于5.0時所產(chǎn)出的混合氣體均被稱為放熱煤氣.圖9給出了以CH4作為原料生產(chǎn)出的吸熱煤氣的
7、露點與空氣/煤氣之間的關(guān)系，可見空氣/煤氣僅從2.4升至2.5，產(chǎn)出的混合氣的露點就從-25℃升到0℃以上。因此，如果用戶自己生產(chǎn)吸熱煤氣時，應(yīng)特別注意控制原料中空氣與煤氣的比例（最好不超過2.4）以得到具有足夠低露點的吸熱煤氣。這里還應(yīng)該提醒讀者兩點：一是圖8中所給出的反應(yīng)后的混合氣體中，不同氣體的比例對應(yīng)的只是反應(yīng)結(jié)束時的溫度一般為（1000-1100℃）下的比例，反應(yīng)結(jié)束后，如果氣體的溫度發(fā)生變化，則混合氣體的碳勢、露點及不同氣體的比例都將發(fā)生變化，很粉末冶金生產(chǎn)廠家都是用一臺放熱煤氣產(chǎn)生器通過管道為幾個燒結(jié)爐同時供應(yīng)所需的燒結(jié)氣氛，氣
8、氛在達到燒結(jié)爐之前溫度已經(jīng)降低。如果管道的保溫性不好，管道壁的溫度低于800℃，那么混合氣中一部分碳要以碳黑的形式沉積在管道壁上。也就是說，當(dāng)混合氣在燒結(jié)爐中重新被
