[0001] 本实用新型涉及钒氮合金制备技术领域，特别是一种连续制备钒氮合金的设备。

[0002] 钒氮合金是一种新型、优质的炼钢添加剂，可以替代钒铁用于微合金化钢的生产。氮化钒添加于钢中能提高钢的强度、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，添加氮化钒节约钒加入量30～40%，进而降低了成本。

[0003] 但目前钒氮合金的生产受到工艺和设备限制，其产量和成本一直比较高，例如目前市场上常用的加热炉设备，生产时需要一炉一炉的进行加热烧制，由于受到了加热时间的限制，其生产效率难以提高。实用新型内容

[0004] 本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种连续式生产、投资少、产量高、连续制备钒氮合金的设备。

[0005] 本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种连续制备钒氮合金的设备，它包括立式炉体、顶部进料仓和连续自动出料装置，所述的立式炉体由沿从上到下方向依次连通的预热段、煅烧段和冷却段组成，预热段沿从外到里的方向依次为耐高温填充层和耐高温浇筑炉衬，煅烧段由沿从上到下方向依次连通的上部煅烧段和下部煅烧段组成，上部煅烧段和下部煅烧段在垂直方向上的长度相当，上部煅烧段沿从外到里的方向依次为感应线圈、耐高温填充层、耐高温浇筑炉衬和碳质内衬，下部煅烧段沿从外到里的方向依次为感应线圈、耐高温填充层和耐高温浇筑炉衬，冷却段沿从外到里的方向依次为冷却套、耐高温填充层和耐高温浇筑炉衬，冷却套上设置有冷却水进口和冷却水出口，立式炉体的煅烧段上设置有热电偶测温仪和红外测温仪，顶部进料仓设置于立式炉体的顶部，且顶部进料仓的出料口连通立式炉体的炉腔，顶部进料仓上部的侧壁上设置有连通顶部进料仓内部空间的出气口，立式炉体的下端通过管路连接连续自动出料装置，位于连续自动出料装置末端的出料通道内设置有辊齿式出料装置，自动出料装置的末端还连接有出料管，出料管的出料端与成品车的进料口连接，立式炉体的底部设置有用于向立式炉体内部鼓入氮气的氮气进气口。

[0006] 所述的热电偶测温仪和红外测温仪设置于煅烧段的上部煅烧段。

[0007] 本实用新型具有以下优点：本实用新型以五氧化二钒或三氧化二钒与石墨为原3
料，制成球状物料后，加入中频感应炉中，在氮气氛15～18m/h，升温1350～1550℃，经过立式中频感应加热炉的预热段、煅烧段、冷却段，进行充分氮化、碳化还原反应后，实现了连续不断的在炉顶加入球状坯料，在底部出料口连续不断的制取出合格的钒氮合金。

[0008] 本实用新型为连续式生产，运行可靠性高，产品一致性好；操作简便，维修速度快，大幅节约维修费用和维修时间，大修一次不超过24小时；成品车可储存1吨产品，车与出料口用卡扣压紧密封，每班更换一次成品车，不需频繁移动，确保了系统密封。更换时，将密封阀关闭对出料口进行密封。

[0009] 本实用新型设备紧凑简单、生产流程短，节省电能，较现有的推板窑、隧道窑及类似的立式窑炉等具有投资大幅减少、生产效率大幅度提高、氮化与碳化时间明显缩短优点，可大幅降低生产成本，因此，非常适合工业化、规模化生产要求，且投资少，产量高，达到3吨/天，真正实现了连续生产，物料在炉膛内下移速度达到30毫米/分钟。

[0012] 下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，本实用新型的保护范围不局限于以下所述：

[0013] 如图1所示，一种连续制备钒氮合金的设备，它包括立式炉体、顶部进料仓1和连续自动出料装置2，所述的立式炉体由沿从上到下方向依次连通的预热段3、煅烧段4和冷却段5组成，预热段3、煅烧段4和冷却段5可为分段式，相邻分段之间用法兰及密封圈压紧确保密封，立式炉体的炉腔呈垂直通道，预热段3沿从外到里的方向依次为耐高温填充层6和耐高温浇筑炉衬7，煅烧段4由沿从上到下方向依次连通的上部煅烧段8和下部煅烧段9组成，上部煅烧段8和下部煅烧段9在垂直方向上的长度相当，上部煅烧段8沿从外到里的方向依次为感应线圈10、耐高温填充层6、耐高温浇筑炉衬7和碳质内衬11，碳质内衬11有效解决了在物料导电性能差的区域也可使用中频加热，克服了在这个区域用电阻或其他办法加热的缺陷，下部煅烧段9沿从外到里的方向依次为感应线圈10、耐高温填充层6和耐高温浇筑炉衬7，下部煅烧段9就充分利用了炉料自身的导电特性，使其成为感应电流发热载体，实现了烧结产品能耗大幅低目的，每吨钒氮合金电耗不大于4500度，冷却段5沿从外到里的方向依次为冷却套12、耐高温填充层6和耐高温浇筑炉衬7，冷却套12上设置有冷却水进口13和冷却水出口14，立式炉体的煅烧段4上设置有热电偶测温仪和红外测温仪，顶部进料仓1呈倒锥形，顶部进料仓1设置于立式炉体的顶部，且顶部进料仓1的出料口连通立式炉体的炉腔，顶部进料仓1上部的侧壁上设置有连通顶部进料仓1内部空间的出气口15，优选的，可在顶部进料仓1的顶部设置封盖顶部进料仓1上开口的密封罩16，立式炉体的下端通过管路连接连续自动出料装置2，优选的，可将连续自动出料装置2内的出料通道倾斜设置，使连续自动出料装置2内的出料通道与垂直方向间具有夹角，该夹角可为10～
30°，优选的该夹角为15°，该夹角的设置使得出料通道的侧壁有效分解了物料直接压在辊齿上的压力，位于连续自动出料装置2末端的出料通道内设置有辊齿式出料装置17，自动出料装置的末端还连接有出料管18，出料管18的进料端连接自动出料装置的末端，优选的，可在出料管18与自动出料装置的连接部设置密封阀，并在出料管18的出料端设置有密封压紧卡件19，出料管18的出料端与成品车20的进料口连接，所述的成品车20的进料口为与出料管18相配合的管形，当设置密封压紧卡件19时，出料管18的出料端与成品车20的进料口间通过密封压紧卡件19密封；立式炉体的底部设置有用于向立式炉体内部鼓入氮气的氮气进气口21，本实施例中氮气进气口21设置于连续自动出料装置2的上部，但其同样可设置于连接立式炉体与连续自动出料装置2的管道上，或设置于立式炉体本体的底部。

[0014] 热电偶测温仪和红外测温仪设置于煅烧段4的上部煅烧段8。

[0015] 它还包括中频电源柜，中频电源柜与感应线圈10相连，烧结温度采用PID控制，数字显示，具有控制精确及温度调节方便的特点。

[0016] 所述的立式炉体的耐高温填充层6是指采用耐高温颗粒填充制成的填充层。

[0017] 采用上述设备连续制备钒氮合金的方法，它包括以下步骤：

[0018] S1、配料：称取下述重量份的原料，备用：

[0019] 五氧化二钒粉末 100；

[0020] 石墨粉 25～35；

[0021] 氮化促进剂 4～6；

[0022] 硅酸钠水溶液 8～12；

[0023] 铁粉 1～2；

[0024] S2、混料及制坯：将上述原料放入搅拌机中混合均匀，之后放入对辊式压坯设备中，将物料压制成扁球状，放置于通风处自然干燥三天，干燥至扁球状物料含水量低于6%；

[0025] S3、加料：将水分低于6%的扁球状物料放置于料斗中，用提升装置将料斗运送至立式炉体的顶部进料仓1内，待加满料仓后，盖好密封罩16；

[0026] S4、预热及预还原：在立式炉体的预热段3，利用炉气热量使物料加热，随着物料温度升高，在950～1250℃之间，物料发生碳化、氮化预还原反应；

[0027] S5、碳化、氮化烧结：保持立式炉体的煅烧段4内部温度在1350～1550℃，在此温度下物料以30毫米/分钟的速度边向下移动，边进行深度碳化、氮化反应2.5～3.5小时，在生产运行过程中要保持持续充入纯度≥99.99%氮气，氮气压力控制在0.3MPa，氮气流量3
控制在15～18m/h；

[0028] S6、出料：氮化烧结好的产品，经立式炉体的冷却段5强制冷却使温度降至60℃以下后，连续落入底部成品车20中；更换成品车20时，先要关闭密封阀将出料口进行密封，停止辊齿出料装置运行，打开密封压紧卡件19，移走装有产品的成品车20，换上另一台成品车20，然后用密封压紧卡件19将车与出料口连接并密封，开启辊齿出料机、打开密封阀；将成品车20中的合格钒氮合金按要求进行包装入库。

[0029] 所述的五氧化二钒粉末为含量≥98%、粒度≤100目的五氧化二钒粉末。

[0030] 所述的石墨粉为纯度≥98%、粒度≤60目的石墨粉。、

[0031] 所述的氮化促进剂为尿素、三聚氰胺中的一种或两种混合物。

[0032] 所述的硅酸钠水溶液的浓度为15~20%。

[0033] 本实用新型的设备为连续式生产，运行可靠性高，产品一致性好；操作简便，维修速度快，大幅节约维修费用和维修时间，大修一次不超过24小时；成品车20可储存1吨产品，车与出料口用卡扣压紧密封，每班更换一次成品车20，不需频繁移动，确保了系统密封。更换时，将密封阀关闭对出料口进行密封。