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變壓吸附制氮在粉末冶金中的應用

分類:
新聞資訊
發布時間:
2022/06/23 13:47
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粉末冶金是一種以金屬粉末(包括有非金屬粉末混入狀況)為原料,用于成形——制造燒結金屬摩擦材料和制品的工藝技術。粉末冶金生產的材料、零件具有質優、價廉、節能和省材等特點,被廣泛應用于汽車、電子、儀器儀表、機械制造、原子反應堆、特種高性能合金制造等工業領域,用途愈來愈廣泛。粉末冶金材料的產品結構大體可以歸結為5類:(1)粉末冶金機械零件;(2)鐵氧體磁性材料,包括永磁鐵磁性材料和軟磁鐵磁性材料;(3)硬質合金材料和制品;(4)高熔點金屬材料和難熔性金屬材料;(5)精細陶瓷材料和制品

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1、 粉末冶金工藝生產過程

  粉末冶金工藝生產的材料雖各有差異,但其生產工藝過程大同小異。典型的生產過程是:(1)首先將元素或合金金屬粉末與添加劑混合后通過熱壓或冷壓手段擠壓成形,在真空或保護性氣體氣氛下進行燒結。(2)然后進一步將燒結的租材進行精整、復壓一復燒、鍛造、溫壓、整形、金屬熔滲等(任選的制造工序)。(3)通過熱處理、精飾、鍍覆、切削加工、蒸氣處理等(任選的制造工序)制成 *終的粉末冶金成品。

  其中,燒結是粉末冶金制品生產過程中的一個非常關鍵的工序,燒結工序控制的好壞直接影響成品質量,而燒結的保護性氣氛是決定燒結壓胚性能的 *重要的因素。在保護性氣體氣氛中,粉末壓模件通過加熱發生原子轉移,使燒結過程中發生擴散、合金化、滲碳、氮化等一系列變化,常規燒結的溫度一般在1100--1150℃之間。

2、 氮氣在粉末冶金工藝中的應用

  在粉末冶金工業上應用的各種氣氛主要分為:還原型氣體氣氛、真空和惰性氣體氣氛以及氧化性氣氛幾大類。使用 *廣泛的是吸熱或放熱性煤氣、氨分解氣體、氫氣以及氯氣、氯基氣氛氣體、真空等方式。采用各種氣氛的 *終目的是為了改變金屬材料的化學成分和金屬材料的磁性,同時改善加工材料的表面光潔度和強度。

3、 變壓吸附制氮工藝特征

  變壓吸附制氮有兩種分離工藝:分別采用沸石分子篩(ZMS)和碳分子篩(CMS)作為吸附劑,使用沸石分子篩(ZMS)制氮是依據N2和O2的平衡吸附量之差來進行分離。該過程包括高壓產品吹洗步驟和真空變壓吸附(VSA)。

4、 變壓吸附制氮技術在粉末冶金行業的應用前景

  以上3種供氮方式,裝置的特點和發展歷程各異。根據我們長期對市場的跟蹤,發現粉末冶金工業對供氮系統規模的要求一般在1500Nm3/h以下,供氮需求方便、快捷,同時需要提供成熟、可靠的穩定氣源,要求任何時候都能迅速滿足氮氣的供應。氮氣供氣純度在99.5%—99.9995%,根據爐型和防護要求,供氣壓力一般要求在0.1—0.3MPa之間。

  變壓吸附制氮技術在粉末冶金工藝上的應用前景較為廣闊。不論從氮氣的供氣壓還是氮氣供應的快捷、靈活多變的要求,以及其低廉的運行成本而言。變壓吸附制氮都不失為一種非常理想粉末冶金行業的氮氣供給方式,這正是由變壓吸附制氮的技術特點所決定的,隨著粉末冶金新型爐型的開發利用,變壓吸附氮作為機動靈活、低能耗的一種制氮方式將被更多地廣泛采用。目前,也出現了變壓吸附制氮與液氮備用系統相配用的方式,主體由變壓吸附連續提供產品氮氣,液氮系統作為維修和檢查需要短期備用。

我國粉末冶金廠家已開始廣泛采用變壓吸附制氮技術,尤其在高純度的氮氣應用方面變壓吸附制氮已占有較大的優勢。應用裝置在150—500Nm3/h,純度在99.9995%,低氫含量要求在5x10-6以下的工業規模居多。由于變壓吸附制氮技術的常壓解析和制氮精制技術的日趨成熟,并有多種成熟的工藝線路可供選擇,使中小型低成本的直接氣態供氮方式變得非常容易而且高效。繼續開發、提高碳分子篩的技術性能以及完善優化吸附塔設計、裝填的方式,將是變壓吸附制氮裝置整體技術進一步發展的關鍵。應該看到,隨著我國國民經濟的迅速發展,變壓吸附制氮技術進一步發展,由于其可靠的性能、成熟的工藝、較低的運行成本而愈來愈令人矚目,具有十分廣闊的應用前景。國內產品市場擴大的趨勢十分明顯,特別是在粉末冶金行業的磁性材料工藝上的應用已顯出強勁的生命力。據了解,目前國內在建的磁性材料項目基本上均傾向選擇采用變壓吸附制氮裝置相配套,為工業化應用的變壓吸附制氮的大量應用開辟了一條新的途徑。

 

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