[實用新型]燃燒合成用高壓合成設備

有效

• 申請號: 200820126490.X
• 申請日: 2008-07-03
• 公開（公告）號: CN201232081Y
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發明（設計）人: 王聲宏;劉克忠;張伯鵬;晉心翠;王朝暉
• 申請（專利權）人: 承德金科科技開發有限責任公司
• 主分類號: C22C1/04
• 分類號: C22C1/04;B22F3/12
• 代理公司: 北京申翔知識產權代理有限公司
• 代理人: 周春發

技術領域

本實用新型涉及燃燒合成制備氮化鐵合金的高壓合成設備，特別是一種制備氮化釩鐵的高壓合成設備。

背景技術

“燃燒合成”是當今材料合成領域的高技術，燃燒合成是在1967年前蘇聯科學院化學物理所的科學家研究火箭固體燃料燃燒時發現的，經過40多年的研究，燃燒合成已經形成一門介于燃燒科學和材料科學之間的新學科-“結構宏觀動力學”。在國內此項技術的研究始于80年代后期，此項目在“八五”期間列入國家高技術863計劃，它是當今材料合成領域內的高技術，其合成原理是先利用外部所提供的極少量能量，誘發高放熱反應體系的局部放熱化學反應，以形成反應前緣的燃燒波，此后的合成反應在自身放熱的支持下再誘發臨近物料的繼續化學反應，直到全部物料反應完畢。“燃燒合成”工藝的特點是節能、高效、低成本，環保性能好。舉例說明：釩鐵的氮化合成是在高壓氮氣中進行的，它屬于“滲透燃燒合成”類型，在高壓氮的作用下加快了合成反應的進行。在常壓下合成氮化釩鐵需要10-15小時，而在高壓下只需10幾分鐘。

有關氮化燃燒合成用的高壓設備，國內目前使用的是1992年由鋼鐵研究總院與俄羅斯科學院宏觀結構動力研究所簽訂合資建立高技術陶瓷生產線而引進的30立升俄國最大容積的高壓燃燒合成生產設備。此高壓合成器容積為30立升，直徑為200mm，長為1000mm，氮氣的工作壓力為20Mpa，主要用于合成高技術陶瓷材料。此高壓合成器的材質為不銹鋼，高壓氮氣源為瓶裝氮氣，由帶點火電極的高壓筒體及兩個螺紋密封端蓋組成，其中，裝料端的端蓋機械連接在高壓筒體上，由一個液壓裝置來帶動，裝料后在液壓裝置的作用下，端蓋緊蓋在高壓筒體口，然后再旋轉一定角度實行高壓密封。此高壓合成器主要根據一常規壓力表的壓力指示來了解與監控材料合成的過程。此高壓合成器的操作臺在高壓室外，儀表上有啟動液壓裝置的按鈕及電點火用的自耦變壓器、電流表及電壓表，儀表旁邊有一個常規的壓力表及手動卸壓閥，冷卻水的溫度可以從出水口用手監測。

上述高壓合成器具有如下不足：

1、設備出現超壓時，完全依靠人工的觀察及手動卸壓來調控是非常危險的；

2、溫度是材料合成中的重要參數，該高壓合成器并未對此參數進行測量；

3、液壓裝置比較復雜，造價也高，在端蓋關閉時呈一弧線運動，造成高壓密封圈的磨損而使壽命較低，必須經常更換，影響生產的正常進行。

值得注意的是：目前我國正處于大搞基本建設時期，需要大量的螺紋鋼筋等低合金鋼材，螺紋鋼筋在整個鋼材產量中的比重約為25％，目前國內生產的螺紋鋼筋主要為II級螺紋鋼筋，如果把強度較低的II級螺紋鋼筋都提高到III級螺紋鋼筋與國際接軌，就可以節約14％的鋼材，因而有巨大的經濟效益和社會效益。目前生產III級螺紋鋼筋采用釩氮合金或50釩鐵作為添加劑。1998年美國戰略礦物公司來華推廣其釩氮合金產品后，我國的研究單位及鋼廠進行大量研究表明，在鋼中加入釩氮合金元素后，對鋼的強化更有效，還可以節約30～40％稀有昂貴釩元素的加入量。但由于釩氮合金以往從美國進口，而美國也不轉讓其技術。近年來，我國經過技術攻關，在美國碳還原后常壓氮化工藝原理的基礎上也能生產出釩氮合金，并建立了一條年產2000～2500噸的釩氮合金生產線，但其產量遠遠不能滿足國內市場的需求。2006年我國生產鋼筋總量為8000萬噸，每生產1萬噸III級螺紋鋼筋需要加入7公斤釩氮合金，即使生產50％的III級螺紋鋼筋也需要2.8萬噸的釩氮合金，因此50釩鐵仍為重要的合金添加劑，浪費了寶貴的釩資源。大量的試驗表明，含氮釩鐵與釩氮合金一樣，用于生產III級螺紋鋼筋和節省釩資源與釩氮合金具有同等的效力。但目前用國內30立升容積的燃燒合成器生產含氮釩鐵，遠遠不能滿足大量的市場需求，故必須研究具有更高生產能力、造價更低的大容積燃燒合成用高壓合成設備。

實用新型內容

針對上述情形，本實用新型的目的在于提供一種功能更加完善、生產能力更強、造價更低的生產氮化釩鐵的大型高壓合成設備。

為達到上述目的，本實用新型燃燒合成用高壓合成設備采用的技術方案為：一種燃燒合成用高壓合成設備，包含有高壓缸體，高壓缸體具有冷卻水套，其重點在于：該高壓缸體的內徑的范圍是300mm至350mm，長度的范圍是1350mm至1500mm，容積的范圍是85立升至150立升。

該高壓缸體為一端密封另一端開口結構，該高壓缸體通過一端蓋結構螺紋旋轉壓密封，該端蓋結構與高壓缸體的開口的密封通過等高度平移密封。