真空电阻法制备氮化硅钒铁的方法与流程

1.本发明属于氮化硅钒铁制备技术领域，涉及一种制备氮化硅钒铁的方法，具体为真空电阻法制备氮化硅钒铁的方法。


背景技术：

2.目前制备氮化硅钒铁的方法主要有自蔓燃式法、压球烧制法、碳热还原氮化法、硅钒铁氮化等，但均存在不同程度的缺点，现有技术中生产氮化硅钒合金的方法普遍存在工艺流程长，耗用资源多等问题。
3.公开号为cn103526098a的中国专利文件公开了一种氮化硅钒铁合金及其生产方法，该方法采用自蔓燃式法生产氮化硅钒铁合金，该方法首先将硅钒铁合金破碎后装入高压反应器中，再抽真空后充入氮气，点火，保持压力为6～12mpa进行反应，反应完成后在氮气条件下冷却，得到氮化硅钒铁合金。该方法存在产出率低的问题，因此利用此方法生产含量合格的产品，就必须提高钒的配比量，一定程度上提高了生产成本，同时，该方法自蔓燃烧加热，工艺控制难度大，造成产品质量极不稳定，在钢水中不易溶解，回收率低。
4.公开号为cn109440003a的中国专利文件公开了一种氮化硅钒合金的冶炼方法，该方法采用压球烧制方法制备氮化硅钒铁，该方法采将压好球的钒硅合金送入真空烧结炉中，抽真空，升温烧结，达到800～950℃时通入高纯氮气进行氮化反应，该方法通过五氧化二钒还原得到原料钒硅铁合金，然后氮化成氮化硅钒铁，钒硅氮含量都能保证，产品质量稳定，但该方法通过五氧化二钒还原提炼钒硅合金增加工艺步骤，成本无形增加了很多，同时采用五氧化二钒当作原料也会造成钒资源的浪费。
5.公开号为cn111621686a的中国专利文件公开了一种富钒渣冶炼生产氮化硅钒的方法，该专利公开富钒渣冶炼生产氮化硅钒的方法，具体为首先利用富钒渣、硅石、焦炭、生石灰按预设重量比混合，然后冶炼得到硅钒合金，再将所述硅钒合金破碎至20mm以下，然后球磨为100目的粉料；接着向所述粉料中加入黏结剂，混合均匀，然后压制成型、烘干得到物料；最后对所述物料进行真空脱碳、渗氮处理，然后冷却得到氮化硅钒。该专利技术公开的制备方法为碳热还原氮化法，主要缺点为：流程长、工艺复杂。
6.公开号为cn111621686a的中国专利文件公开了一种高氮低氧氮化硅钒铁合金及其制备方法，该方法在0.18
‑
0.2mpa的微正压环境中生产，分两步在不同的温度下分别对钒和硅进行氮化，该方法的主要缺点为：钒元素氮化集中完成，在短时内容易聚集大量热量，多处局部升温快导致熔融金属出现多。
7.基于上述现有技术制备氮化硅钒铁存在的问题，有必要提出一种新的氮化硅钒铁制备方法。


技术实现要素：

8.氮化硅钒铁的制备中钒的氮化吉布斯反应式为：
9.2v(s) n2(g)＝2vn(s) δg
θ
＝
‑
348694 166.2t(j
·
mol
‑1)
10.氮化硅钒铁的制备中氮化硅铁的氮化吉布斯反应式为：
11.3si(g) 2n2(g)＝si3n4(s) δg
θ
＝
‑
723 0.315t(kj
·
mol
‑1)
12.从上述两个反应可以看出钒氮化反应和硅氮化反应都是放热反应，尤其是钒的氮化反应放出的热量非常大，生产制备氮化硅钒铁时，如果工艺控制不当就会造成原料局部升温显著，甚至造成多处出现金属熔融，继而影响氮化反应的进行，使得最终制备的氮化硅钒铁产品成分均匀性和一致性差，氮含量低。本发明为解决现有技术存在的问题及上述技术问题，提供了一种真空电阻法制备氮化硅钒铁的方法。
13.一种真空电阻法制备氮化硅钒铁的方法，首先进行配料混合，将氮化硅颗粒和硅钒铁颗粒中均匀混合后在真空环境中与氮气在不同区间高温环境中反应一定时间后，冷却得到氮化硅钒铁，具体步骤如下：
14.步骤一：配料，将60目～120目质量分数为90％～97％的硅钒铁和60目～120目质量分数为3％～10％的氮化硅均匀混合，再均匀散铺于耐高温的加料装置内，加料装置为开放式非封闭结构；
15.步骤二：将步骤一所述加料装置置于真空电阻炉内，对真空电阻炉抽真空；
16.步骤三：向真空电阻炉内通入氮气，并控制电阻炉内氮气压力为0.3
‑
0.5mpa，同时通电加热升温控制为600
‑
1400℃，反应10～15小时；
17.步骤四：在氮气氛围内炉温降低至300℃以下时加料装置出炉，得到氮化硅钒铁产品。
18.本发明中，因原料合成过程中的自放热是一个非连续、非均匀、非致密的复杂燃烧过程，燃烧速率受物质传输限制，会形成许多燃烧的放热点，各点不同的燃烧条件，可能导致燃烧的不稳定性，因此加入氮化硅铁作为阻燃剂。
19.此外加入氮化硅铁，是因为其熔点较低，合成过程中温度过高会出现熔融金属，从而阻挡氮气渗入，对硅钒铁的氮化合成不利，严重时会因为渗透速率低于化学反应速率，气体来不及到达燃烧层面，出现表面燃烧现象。所以，加入一定量的氮化硅铁(熔点1700℃)，以降低反应温度，可以限制燃烧速率，起到一个过渡作用，优化燃烧合成条件。
20.在硅钒铁和碳化硅铁的氮化过程中，加入的氮气纯度要足够高，确保钒的氮化反应和硅的氮化反应充分进行，本发明中，步骤三所述通入的氮气浓度要优选要大于等于99.9％。
21.为了保证反应中硅钒铁的充分渗氮，本发明中，所述加料装置内铺设的原料层厚为8～20cm。原料层太厚会造成下部难以渗氮，当料层厚度太薄就会造成产量太低，生产效率不高，吨产品能耗高。
22.进一步地，步骤二所述加料装置置于真空电阻炉内后，铺设于加料装置上部的原料距离真空电阻炉内电阻碳棒高度为10～20cm。
23.本发明中，步骤一加入的所述硅钒铁为从钒渣中提炼的硅钒铁，硅钒铁元素成分及各元素的质量分数分别为：v≥34％，si≥16％，c≤2.0％，p≤0.2％，s≤0.1％，其余为fe，所述氮化硅中元素成分及各元素的质量分数分别为n：29％～32％，si：47～52％，其余为fe。
24.利用本发明所述真空电阻法制备氮化硅钒铁的方法，最终制备形成的所述氮化硅钒铁的元素成分及其质量分数分别为v≥28％，tn≥10％，si≥12％，c≤2.0％、p≤0.2％，s
≤0.1％，其余为fe。
25.本发明所述步骤三中，为了避免氮化反应全部集中在氮化活跃的温度区间，在600～1400℃内设置4个温度区间控制氮化反应，避免氮化反应全部集中在氮化活跃的温度区间，具体为升温至600～650℃时保持1～2小时，升温至650～840℃时保持3～5小时，升温至840～1100℃时保持3～5小时，升温至1100～1400℃时保持3～5小时。钒的氮化反应和硅的氮化反应都是放热反应，如果集中在氮化活跃的温度区间，会导致原料层中的多处位置出现局部高温，出现较多的金属熔融现象，不利于成品中氮化硅钒铁的均匀性和一致性，分散在不同温度区间发生氮化反应，也就分散了放热反应的进程，不会使热量在短时内聚集，避免了多处出现熔融现象。
26.本发明突出的技术效果为：
27.1.采用硅钒铁制备氮化硅钒铁，硅元素和钒元素在氮化过程中都存在非连续、非均匀、非致密的复杂燃烧反应过程，存在许多燃烧的放热点，而且在硅元素和钒元素氮化反应属于放热反应，尤其是钒的氮化反应，这就会导致原料层的表面及内部不同位置出现局部温度远高于炉内控制温度，当局部温度升高至1300℃以上时就会有熔融金属产出，熔融金属由于其具有一定的流动性，就会在整个原料层的不同位置蔓延和覆盖，从而阻挡了氮气的渗入，不利于硅钒铁的氮化合成，严重时会因为氮气的渗透速率低于氮化反应速率，导致硅钒铁的表层燃烧，氮气渗透不到硅钒铁的晶格原子位。本发明方案在原料中均匀地掺入3％～10％质量份的氮化硅铁，相当于在原料中均匀散布了无数个阻燃点，一方面阻止表层燃烧的硅钒铁的火焰向其邻近未燃烧的硅钒铁蔓延，另一方面阻断已熔融金属向邻近位置流动，保证氮气能够充分地向原料层内部以及硅钒铁晶格内部渗入，使得最终形成的氮化硅钒铁制品成分均匀、氮化充分、品质高。
28.2.本发明中可直接采用从钒渣中提炼的硅钒铁作为原料，再复配少量(3％～10％)的氮化硅铁，即可制备出比硅钒铁中v含量略低一些的氮化硅钒铁产品，相比现有技术中需掺入一定比例的钒铁来确保高v含量的氮化硅钒铁技术，本发明显著降低了原料成本。其次本发明生产制备的氮化硅钒铁氮含量高。
29.3.本发明在步骤三中，升温至600～650℃时保持1～2小时，主要为了保证使原料层不同位置处的温度趋于均匀化，氮气也均匀地向原料层不同位置处渗透，使得原料完成最初始的少量氮化反应；温度在650～840℃时保持3～5小时完成较多钒元素和少部分硅元素的氮化反应；温度在840～1100℃时保持3～5小时基本完成所有钒元素的氮化反应以及一部分硅元素的氮化反应，温度在1100～1400℃时保持3～5小时基本所有硅元素完成氮化反应。本发明在4个温度区间控制氮化反应，避免氮化反应全部集中在氮化活跃的温度区间，因为钒氮化反应和硅氮化反应都是放热反应，如果集中在氮化活跃的温度区间，会导致原料层中的多处位置出现局部高温，出现较多的金属熔融现象，不利于成品中氮化硅钒铁的均匀性和一致性，分散在不同温度区间发生氮化反应，也就分散了放热反应的进程，不会使热量在短时内聚集，避免了多处出现熔融现象，从而使最终形成的制品中氮化硅钒铁有较好的均匀性和一致性。
具体实施方式
30.下面，对本发明的实施方式进行说明。
31.实施例一
32.真空电阻法制备氮化硅钒铁的方法，包括如下步骤：
33.步骤一：配料，将60目～120目质量为5800kg的硅钒铁和60目～120目质量为200kg的氮化硅均匀混合(即硅钒铁和氮化硅铁按照质量比为97％:3％的比例均匀混合)，再均匀散铺于耐高温的加料装置内，铺设厚度为8cm，加料装置为开放式非封闭结构。本步骤中所述的硅钒铁的成分及其质量分数分别为v:34％，si:16％，c:2％，p:0.2％，s:0.1％，其余为铁，所述氮化硅中各成分及质量分数分别为tn:29％，si:52％，其余为铁。
34.步骤二：将步骤一所述加料装置置于真空电阻炉内，对真空电阻炉抽真空后通电升温；
35.步骤三：向真空电阻炉内通入纯度为99.9％氮气，并控制电阻炉内氮气压力为0.3
‑
0.5mpa，加料装置上部的原料距离真空电阻炉内电阻碳棒高度为20cm，温度控制为600
‑
1400℃，具体升温过程控制为600～650℃时保持1小时，温度在650～840℃时保持5小时，温度在840～1100℃时保持3小时，温度在1100～1400℃时保持1小时，总反应时间为10小时；
36.步骤四：在氮气氛围内炉温降低至300℃以下时加料装置出炉，得到氮化硅钒铁产品。最终分别取加料装置下部、中部和上部的氮化硅钒铁进行化验，得到：
37.下部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:10.96％，v:27.72％，si:14.93％，c:1.73％，p:0.15％，s:0.06％，其余为铁；
38.中部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:13.33％，v:28.28％，si:15.43％，c:1.62％，p:0.13％，s:0.05％，其余为铁；
39.上部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:11.67％，v:27.81％，si:15.28％，c:1.69％，p:0.13％，s:0.06％，其余为铁。
40.本实施例氮化硅钒铁的合格品率约为76％。
41.本实施例中，由于散铺于耐高温加料装置上的原料厚度较薄，氮化硅铁的阻燃效果有限，得到的氮化硅钒铁一致性好，加料装置下部、中部和上部的氮化硅钒铁成分及元素质量分数相差较小，下部、中部和上部的氮含量相差约为2％。
42.本实施例中，氮化硅钒铁的制备原料中氮化硅铁的含量为3％，氮化硅铁在原料的阻燃效果有限，得到的氮化硅钒铁中tn含量正常，但总体偏低，原因是由于氮化硅铁效果有限，导致局部温度过高，形成熔融金属蔓延和覆盖，阻挡了氮气的渗入。
43.实施例二
44.真空电阻法制备氮化硅钒铁的方法，包括如下步骤：
45.步骤一：配料，将60目～120目质量为6400kg的硅钒铁和60目～120目质量为340kg的氮化硅均匀混合(即硅钒铁和氮化硅铁按照质量比为95％:5％的比例均匀混合)，再均匀散铺于耐高温的加料装置内，铺设厚度为10cm，加料装置为开放式非封闭结构。本步骤中所述的硅钒铁的成分及其质量分数分别为v:35％，si:18％，c:1.5％，p:0.15％，s:0.05％，其余为铁，所述氮化硅中各成分及质量分数分别为tn:30％，si:50％，其余为铁；
46.步骤二：将步骤一所述加料装置置于真空电阻炉内，对真空电阻炉抽真空后通电升温；
47.步骤三：向真空电阻炉内通入纯度为99.9％氮气，并控制电阻炉内氮气压力为
0.3
‑
0.5mpa，加料装置上部的原料距离真空电阻炉内电阻碳棒高度为15cm，温度控制为600
‑
1400℃，具体升温过程控制为600～650℃时保持2小时，温度在650～840℃时保持5小时，温度在840～1100℃时保持4小时，温度在1100～1400℃时保持3小时，总反应时间为14小时；
48.步骤四：在氮气氛围内炉温降低至300℃以下时加料装置出炉，得到氮化硅钒铁产品。最终分别取加料装置下部、中部和上部的氮化硅钒铁进行化验，得到：
49.下部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:11.73％，v:27.64％，si:16.76％，c:1.26％，p:0.12％，s:0.04％，其余为铁；
50.中部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:13.85％，v:28.61％，si:17.36％，c:1.19％，p:0.11％，s:0.02％，其余为铁；
51.上部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:12.22％，v:28.20％，si:17.14％，c:1.23％，p:0.12％，s:0.03％，其余为铁。
52.本实施例氮化硅钒铁的合格品率约为83％。
53.本实施例中，由于散铺于耐高温加料装置上的原料厚度适中，得到的氮化硅钒铁一致性好，加料装置下部、中部和上部的氮化硅钒铁成分及元素质量分数相差较小，下部、中部和上部氮化硅钒铁的氮含量相差约为2％。
54.本实施例中，氮化硅铁的含量为5％，氮化硅铁在原料的阻燃效果较好，防止了局部温度过高导致金属熔炼蔓延，硅和钒能被充分氮化，氮化硅钒铁的合格品率约达到83％，比实施一更高。
55.本实施例中，600～650℃温度区间内，观察到氮气压力表变化幅度变化为0mpa～1.5mpa，可以推测，在该温度区间内，氮化反应较为缓慢；650～840℃温度区间内观察到氮气压力表变化幅度进一步变大为1mpa～2mpa，可以推测，该温度区间内，氮化反应变快；在840℃～1100℃反应区间内，观察到氮气压力表变化幅度变化为1.5mpa～2mpa，可以推测，硅钒铁主要在该温度区间内完成氮化反应；1100～1400℃的区间内，观察到反应前期氮气压力表变化幅度变化为1.5mpa～2mpa，反应后期氮气压力表变化幅度变化为0.5mpa～1mpa，可以推测，在该温度范围内，反应前期已经完成了主要氮化反应。
56.本实施例，在所有温度区间和反应时间内，氮化反应整体较为平稳，即使在高温区内，观察到的氮气压力表变化也小于2mpa，氮化反应后期，也有0.5mpa的氮气压力变化幅度，推测，本实施例将反应温度设置成4个区间，氮化反应在前期温度较低的阶段开始长时间缓慢氮化反应，由于前期已经完成了部分氮化反应，使得在高温区间内，尽管氮化反应依旧活跃，但由于氮化量有限，所以氮化反应放热量可控，因此反应中熔铁现象较少，最终得到的产品合格率高，达到了83％。
57.实施例三
58.真空电阻法制备氮化硅钒铁的方法，包括如下步骤：
59.步骤一：配料，将60目～120目质量为7250kg的硅钒铁和60目～120目质量为550kg的氮化硅均匀混合(即硅钒铁和氮化硅铁按照质量比为93％:7％的比例均匀混合)，再均匀散铺于耐高温的加料装置内，铺设厚度为20cm，加料装置为开放式非封闭结构。本步骤中所述的硅钒铁的成分及其质量分数分别为v:37％，si:23％，c:2％，p:0.18％，s:0.05％，其余为铁，所述氮化硅中各成分及质量分数分别为tn:32％，si:47％，其余为铁。
60.步骤二：将步骤一所述加料装置置于真空电阻炉内，对真空电阻炉抽真空后通电升温；
61.步骤三：向真空电阻炉内通入纯度为99.9％氮气，并控制电阻炉内氮气压力为0.3
‑
0.5mpa，加料装置上部的原料距离真空电阻炉内电阻碳棒高度为10cm，温度控制为600
‑
1400℃，具体升温过程控制为600～650℃时保持2小时，温度在650～840℃时保持3小时，温度在840～1100℃时保持5小时，温度在1100～1400℃时保持4小时，总反应时间为15小时；
62.步骤四：在氮气氛围内炉温降低至300℃以下时加料装置出炉，得到氮化硅钒铁产品。最终分别取加料装置下部、中部和上部的氮化硅钒铁进行化验，得到：
63.下部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:11.52％，v:28.03％，si:21.33％，c:1.63％，p:0.16％，s:0.03％，其余为铁；
64.中部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:14.56％，v:29.14％，si:21.98％，c:1.57％，p:0.13％，s:0.02％，其余为铁；
65.上部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:12.89％，v:28.67％，si:21.62％，c:1.51％，p:0.15％，s:0.03％，其余为铁。
66.本实施例氮化硅钒铁的合格品率约为81％。
67.本实施例中，散铺于耐高温加料装置上的原料厚度稍厚，得到的氮化硅钒铁加料装置下部、中部和上部的氮化硅钒铁成分及元素质量分数差异较小，下部、中部和上部的氮化硅钒铁的氮元素含量相差约为3％。
68.本实施例中，氮化硅铁的含量为7％，氮化硅铁在原料的阻燃效果较好，防止了局部温度过高导致金属熔炼蔓延，硅和钒能被充分氮化，得到的氮化硅钒铁tn含量适中。本实施例中，原料在加料装置内的铺设厚度为20cm，铺设厚度偏厚度，导致中部与下部氮化硅钒铁的氮元素含量相差约为3％。
69.本实施例中，600～650℃温度区间内，观察到氮气压力表变化幅度变化为0～1.5mpa，可以推测，在该温度区间内，氮化反应缓慢开始；650～840℃温度区间内观察到氮气压力表变化幅度进一步变大为1mpa～1.5mpa，可以推测，该温度区间内，氮化反应变快；在840℃～1100℃反应区间内，观察到氮气压力表变化幅度变化为1.5mpa～2.5mpa，可以推测，硅钒铁主要在该温度区间内完成氮化反应；1100～1400℃的区间内，观察到反应前期氮气压力表变化幅度变化为1.5mpa～2mpa，反应后期氮气压力表变化幅度变化为0.5mpa～1mpa，可以推测，在该温度范围内，反应前期已经完成了主要氮化反应。
70.实施例四
71.真空电阻法制备氮化硅钒铁的方法，包括如下步骤：
72.步骤一：配料，将60目～120目质量为6500kg的硅钒铁和60目～120目质量为720kg的氮化硅均匀混合(即硅钒铁和氮化硅铁按照质量比为90％:10％的比例均匀混合)，再均匀散铺于耐高温的加料装置内，铺设厚度为15cm，加料装置为开放式非封闭结构。本步骤中所述的硅钒铁的成分及其质量分数分别为v:36％，si:20％，c:1.4％，p:0.15％，s:0.05％，其余为铁，所述氮化硅中各成分及质量分数分别为tn:31％，si:49％，其余为铁；
73.步骤二：将步骤一所述加料装置置于真空电阻炉内，对真空电阻炉抽真空后通电升温；
74.步骤三：向真空电阻炉内通入纯度为99.9％氮气，并控制电阻炉内氮气压力为0.3
‑
0.5mpa，加料装置上部的原料距离真空电阻炉内电阻碳棒高度为18cm，温度控制为600
‑
1400℃，具体升温过程控制为600～650℃时保持1小时，温度在650～840℃时保持4小时，温度在840～1100℃时保持5小时，温度在1100～1400℃时保持5小时，总反应时间为15小时；
75.步骤四：在氮气氛围内炉温降低至300℃以下时加料装置出炉，得到氮化硅钒铁产品。最终分别取加料装置下部、中部和上部的氮化硅钒铁进行化验，得到：
76.下部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:10.71％，v:27.02％，si:19.32％，c:1.12％，p:0.12％，s:0.03％，其余为铁。
77.中部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:13.06％，v:28.37％，si:19.77％，c:1.10％，p:0.12％，s:0.02％，其余为铁。
78.上部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:12.01％，v:27.69％，si:19.04％，c:1.12％，p:0.12％，s:0.03％，其余为铁。
79.本实施例氮化硅钒铁的合格品率约为78％。
80.本实施例中，散铺于耐高温加料装置上的原料厚度合适，得到的氮化硅钒铁加料装置下部、中部和上部的氮化硅钒铁成分及元素质量分数一致。
81.本实施例中，氮化硅铁的含量为10％，氮化硅铁在原料的阻燃效果较好，得到的氮化硅钒铁中tn含量适中，由于原料中的v元素较实施例一～实施例四中的v含量偏低，导致得到氮化硅钒铁的v含量较实施例一～实施例四偏低，但在合理范围内。
82.实施例五
83.步骤一：配料，将60目～120目质量为6370kg的硅钒铁和60目～120目质量为70kg的氮化硅均匀混合(即硅钒铁和氮化硅铁按照质量比为99％:1％的比例均匀混合)，再均匀散铺于耐高温的加料装置内，铺设厚度为10cm，加料装置为开放式非封闭结构。本步骤中所述的硅钒铁的成分及其质量分数分别为v:35％，si:18％，c:1.5％，p:0.15％，s:0.05％，其余为铁，所述氮化硅中各成分及质量分数分别为n:30％，si:50％，其余为铁。
84.步骤二：将步骤一所述加料装置置于真空电阻炉内，对真空电阻炉抽真空后通电升温；
85.步骤三：向真空电阻炉内通入纯度为99.9％氮气，并控制电阻炉内氮气压力为0.3
‑
0.5mpa，加料装置上部的原料距离真空电阻炉内电阻碳棒高度为15cm，温度控制为600
‑
1400℃，具体升温过程控制为600～650℃时保持2小时，温度在650～840℃时保持5小时，温度在840～1100℃时保持4小时，温度在1100～1400℃时保持3小时，总反应时间为14小时；
86.步骤四：在氮气氛围内炉温降低至300℃以下时加料装置出炉，得到氮化硅钒铁产品。最终分别取加料装置下部、中部和上部的氮化硅钒铁进行化验，得到：
87.下部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:11.06％，v:28.07％，si:17.33％，c:1.26％，p:0.12％，s:0.03％，其余为铁。
88.中部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:13.32％，v:29.61％，si:17.62％，c:1.21％，p:0.12％，s:0.02％，其余为铁。
89.上部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:12.53％，v:28.65％，si:
17.17％，c:1.25％，p:0.12％，s:0.03％，其余为铁。
90.本实施例氮化硅钒铁的合格品率约为65％。
91.本实施例中。氮化硅铁的质量占原料总质量的1％，氮化硅铁在原料的阻燃效果较差，导致局部温度过高，造成金属熔炼蔓延，阻隔氮化反应，产品出炉后，能观察到原料局部熔炼痕迹，产品合理率为65％。
92.对比例一
93.本对比例与实施例二的不同在于步骤一中，不加入氮化硅，其他制备过程均与实施例二相同，具体为：
94.步骤一：将60目～120目质量为6800kg的硅钒铁均匀散铺于耐高温的加料装置内，铺设厚度为10cm，加料装置为开放式非封闭结构。本步骤中所述的硅钒铁的成分及其质量分数分别为v:35％，si:18％，c:1.5％，p:0.15％，s:0.05％，其余为铁，所述氮化硅中各成分及质量分数分别为n:30％，si:50％，其余为铁。
95.步骤二：将步骤一所述加料装置置于真空电阻炉内，对真空电阻炉抽真空后通电升温；
96.步骤三：向真空电阻炉内通入纯度为99.9％氮气，并控制电阻炉内氮气压力为0.3
‑
0.5mpa，加料装置上部的原料距离真空电阻炉内电阻碳棒高度为15cm，温度控制为600
‑
1400℃，具体升温过程控制为600～650℃时保持2小时，温度在650～840℃时保持5小时，温度在840～1100℃时保持4小时，温度在1100～1400℃时保持3小时，总反应时间为14小时；
97.步骤四：在氮气氛围内炉温降低至300℃以下时加料装置出炉，得到氮化硅钒铁产品。最终分别取加料装置下部、中部和上部的氮化硅钒铁进行化验，得到：
98.下部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:9.89％，v:26.98％，si:17.16％，c:1.31％，p:0.12％，s:0.03％，其余为铁。
99.中部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:12.65％，v:28.32％，si:17.25％，c:1.23％，p:0.11％，s:0.02％，其余为铁。
100.上部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:10.72％，v:27.27％，si:17.36％，c:1.36％，p:0.12％，s:0.03％，其余为铁。
101.本实施例氮化硅钒铁的合格品率约为50％。
102.本对比中，没有加入氮化硅铁，造成金属熔炼蔓延，阻隔氮化反应，产品出炉后，能明显观察到原料熔炼痕迹，氮化硅钒铁的合格品率很低，达不到生产要求。
103.对比例二
104.本对比例与实施例二的不同在于步骤一中，将60目～120目质量为5780kg的硅钒铁和60目～120目质量为1020kg的氮化硅均匀混合(即硅钒铁和氮化硅铁按照质量比为85％:15％的比例均匀混合)，再均匀散铺于耐高温的加料装置内，其他制备过程均与实施例二相同，具体为：
105.步骤一：配料，将60目～120目质量为5780kg的硅钒铁和60目～120目质量为1020kg的氮化硅均匀混合(即硅钒铁和氮化硅铁按照质量比为85％:15％的比例均匀混合)，再均匀散铺于耐高温的加料装置内，铺设厚度为10cm，加料装置为开放式非封闭结构。本步骤中所述的硅钒铁的成分及其质量分数分别为v:35％，si:18％，c:1.5％，p:0.15％，
s:0.05％，其余为铁，所述氮化硅中各成分及质量分数分别为tn:30％，si:50％，其余为铁。
106.步骤二：将步骤一所述加料装置置于真空电阻炉内，对真空电阻炉抽真空后通电升温；
107.步骤三：向真空电阻炉内通入纯度为99.9％氮气，并控制电阻炉内氮气压力为0.3
‑
0.5mpa，加料装置上部的原料距离真空电阻炉内电阻碳棒高度为15cm，温度控制为600
‑
1400℃，具体升温过程控制为600～650℃时保持2小时，温度在650～840℃时保持5小时，温度在840～1100℃时保持4小时，温度在1100～1400℃时保持3小时，总反应时间为14小时；
108.步骤四：在氮气氛围内炉温降低至300℃以下时加料装置出炉，得到氮化硅钒铁产品。最终分别取加料装置下部、中部和上部的氮化硅钒铁进行化验，得到：
109.下部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:9.18％，v:25.42％，si:18.69％，c:1.12％，p:0.09％，s:0.02％，其余为铁。
110.中部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:12.06％，v:26.24％，si:18.92％，c:1.03％，p:0.08％，s:0.01％，其余为铁。
111.上部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:10.72％，v:25.86％，si:18.37％，c:1.09％，p:0.09％，s:0.02％，其余为铁。
112.本实施例氮化硅钒铁的合格品率约为40％。
113.本对比中，氮化硅铁的含量为15％，加入氮化硅铁过高，会使得混合原料中总体的钒含量降低，为了保证最终产品钒含量达标就得加入高钒含量的钒铁，这会导致生产成本上升。
114.对比例三
115.本对比例与实施例二的不同在于步骤一中，将60目～120目质量为7800kg的硅钒铁和60目～120目质量为400kg的氮化硅均匀混合(即硅钒铁和氮化硅铁按照质量比为95％:5％的比例均匀混合)，再均匀散铺于耐高温的加料装置内，铺设厚度为25cm，其他制备过程均与实施例二相同，具体为：
116.步骤一：配料，将60目～120目质量为7800kg的硅钒铁和60目～120目质量为400kg的氮化硅均匀混合(即硅钒铁和氮化硅铁按照质量比为95％:5％的比例均匀混合)，再均匀散铺于耐高温的加料装置内，铺设厚度为25cm，加料装置为开放式非封闭结构。本步骤中所述的硅钒铁的成分及其质量分数分别为v:35％，si:18％，c:1.5％，p:0.15％，s:0.05％，其余为铁，所述氮化硅中各成分及质量分数分别为n:30％，si:50％，其余为铁。
117.步骤二：将步骤一所述加料装置置于真空电阻炉内，对真空电阻炉抽真空后通电升温；
118.步骤三：向真空电阻炉内通入纯度为99.9％氮气，并控制电阻炉内氮气压力为0.3
‑
0.5mpa，加料装置上部的原料距离真空电阻炉内电阻碳棒高度为15cm，温度控制为600
‑
1400℃，具体升温过程控制为600～650℃时保持2小时，温度在650～840℃时保持5小时，温度在840～1100℃时保持4小时，温度在1100～1400℃时保持3小时，总反应时间为14小时；
119.步骤四：在氮气氛围内炉温降低至300℃以下时加料装置出炉，得到氮化硅钒铁产品。最终分别取加料装置下部、中部和上部的氮化硅钒铁进行化验，得到：
120.下部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:10.26％，v:27.82％，si:17.25％，c:1.28％，p:0.13％，s:0.04％，其余为铁。
121.中部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:13.52％，v:28.69％，si:17.45％，c:1.26％，p:0.13％，s:0.02％，其余为铁。
122.上部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:12.07％，v:28.11％，si:17.39％，c:1.28％，p:0.13％，s:0.03％，其余为铁。
123.本实施例氮化硅钒铁的合格品率约为55％。
124.本对比中，加入的料较厚，原料层太厚会造成底部难以渗氮，取加料装置底部、中部和顶部的制品进行化验，底部的制品中氮含量明显少于中部和顶部，中部和底部氮化硅钒铁氮含量相差约3.3％，当料层厚度太薄就会造成产量太低，生产效率不高，吨产品能耗高。本对比例产品合格率过低，不符合生产要求。
125.对比例四
126.本对比例与实施例二的不同在于步骤三中，温度控制为600
‑
1400℃，具体升温过程控制为600～800℃时保持5小时，温度在800～1100℃时保持4小时，温度在1100～1400℃时保持5小时，总反应时间为14小时；其他制备过程均与实施例二相同，具体为：
127.步骤一：配料，将60目～120目质量为6460kg的硅钒铁和60目～120目质量为340kg的氮化硅均匀混合(即硅钒铁和氮化硅铁按照质量比为95％:5％的比例均匀混合)，再均匀散铺于耐高温的加料装置内，铺设厚度为10cm，加料装置为开放式非封闭结构。本步骤中所述的硅钒铁的成分及其质量分数分别为v:35％，si:18％，c:1.5％，p:0.15％，s:0.05％，其余为铁，所述氮化硅中各成分及质量分数分别为tn:30％，si:50％，其余为铁。
128.步骤二：将步骤一所述加料装置置于真空电阻炉内，对真空电阻炉抽真空后通电升温；
129.步骤三：向真空电阻炉内通入纯度为99.9％氮气，并控制电阻炉内氮气压力为0.3
‑
0.5mpa，加料装置上部的原料距离真空电阻炉内电阻碳棒高度为15cm，温度控制为600
‑
1400℃，具体升温过程控制为600～800℃时保持4小时，温度在800～1100℃时保持5小时，温度在1100～1400℃时保持5小时，总反应时间为14小时；
130.步骤四：在氮气氛围内炉温降低至300℃以下时加料装置出炉，得到氮化硅钒铁产品。最终分别取加料装置下部、中部和上部的氮化硅钒铁进行化验，得到：
131.下部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:11.02％，v:27.11％，si:17.89％，c:1.23％，p:0.12％，s:0.02％，其余为铁。
132.中部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:13.32％，v:28.32％，si:17.43％，c:1.17％，p:0.12％，s:0.02％，其余为铁。
133.上部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:11.34％，v:27.85％，si:16.62％，c:1.20％，p:0.12％，s:0.02％，其余为铁。
134.本实施例氮化硅钒铁的合格品率约为52％。
135.本对比例中，在600℃～800℃反应区间内，观察到氮气压力表在前1h之内，变化＜0.5mpa，推测该阶段内，氮化反应开始进行，1～2h阶段，观察到氮气压力变化表为0.5mpa～1mpa，推测该阶段，反应开始缓慢进行，反应后期，反应后期，观察到氮气压力表变化幅度升到1.5～2mpa，推测氮化反应在后期开始加速；800～1100℃的区间内，氮化反应压力表变化
幅度最高达到3.5mpa，但在反应后期，明细观察到压力表变化骤降至0.5mpa～1mpa之间，氮化反应主要在该阶段中前期，到后段，氮化反应进程骤降；1100～1400℃的区间内，观察到氮化氮气压力表变化小于0.2mpa，可以推测，在该温度区间内，氮化反应几乎停止。
136.本对比例氮化反应结束后，出现较多的金属熔融现象，得到的产品成分均匀性差，氮含量低，推测原因是由于氮化反应为放热反应，设置固定的温度区间，导致氮化反应全部集中在某一温度区间(800～1100℃)，造成局部温度过高，原料燃烧熔融蔓延，阻碍氮化反应，导致在1100～1400℃温度区间内，氮化反应几乎停止，本对比例产品合格率为52％，合格率过低，不符合生产要求。
137.对比例五
138.本对比例与实施例二的不同在于步骤三中，温度控制为600
‑
1400℃，具体升温过程控制为600～800℃时保持2小时，温度在800～1400℃时保持12小时，总反应时间为14小时；其他制备过程均与实施例二相同，具体为：
139.步骤一：配料，将60目～120目质量为6460kg的硅钒铁和60目～120目质量为340kg的氮化硅均匀混合(即硅钒铁和氮化硅铁按照质量比为95％:5％的比例均匀混合)，再均匀散铺于耐高温的加料装置内，铺设厚度为10cm，加料装置为开放式非封闭结构。本步骤中所述的硅钒铁的成分及其质量分数分别为v:35％，si:18％，c:1.5％，p:0.15％，s:0.05％，其余为铁，所述氮化硅中各成分及质量分数分别为tn:30％，si:50％，其余为铁。
140.步骤二：将步骤一所述加料装置置于真空电阻炉内，对真空电阻炉抽真空后通电升温；
141.步骤三：向真空电阻炉内通入纯度为99.9％氮气，并控制电阻炉内氮气压力为0.3
‑
0.5mpa，加料装置上部的原料距离真空电阻炉内电阻碳棒高度为15cm，温度控制为600
‑
1400℃，具体升温过程控制为600～800℃时保持2小时，温度在800～1400℃时保持12小时，总反应时间为14小时；
142.步骤四：在氮气氛围内炉温降低至300℃以下时加料装置出炉，得到氮化硅钒铁产品。最终分别取加料装置下部、中部和上部的氮化硅钒铁进行化验，得到：
143.下部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:9.92％，v:27.52％，si:17.12％，c:1.25％，p:0.12％，s:0.02％，其余为铁。
144.中部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:12.17％，v:28.21％，si:17.29％，c:1.13％，p:0.12％，s:0.02％，其余为铁。
145.上部的氮化硅钒铁各成分及其质量分数分别为tn:10.65％，v:27.38％，si:16.97％，c:1.22％，p:0.12％，s:0.02％，其余为铁。
146.本实施例氮化硅钒铁的合格品率约为44％。
147.本对比例中，在600℃～800℃反应区间内，观察到氮气压力表在前1h之内，变化＜0.5mpa，推测该阶段内，氮化反应开始进行，1～2h阶段，观察到氮气压力变化表为0.5mpa～1mpa，推测该阶段，反应开始缓慢进行；1100～1400℃的区间内，反应中期，观察到氮化氮气压力表变化幅度达到3～3.5mpa，反应后期，氮气压力表变化小于0.2mpa，可以推测，在该温度区间内，氮化反应非常活跃，到反应后期，氮化反应几乎停止。
148.本对比例中，出现较多的金属熔融现象，得到的产品成分均匀性比对比例四更差，氮含量比对比例四低，推测原因是由于氮化反应为放热反应，设置固定温度区间，氮化反应
全部集中在固定温度区间(1100～1400℃)，导致氮化反应中局部温度过高，原料燃烧熔融蔓延，阻碍氮化反应，本对比例产品合格率过低，仅仅为44％，不符合生产要求。
149.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。