[发明专利]钒氮合金的制备方法

说明书

本发明涉及钒氮合金的制备方法，属于铁合金制备技术领域。本发明所要解决的是现有推板窑连续制取的钒氮合金钒含量波动较大的问题，其技术方案是提供了钒氮合金的制备方法，制备原料包含钒氧化物、碳质粉剂、铁粉和粘结剂，其中，按照下述百分比关系控制铁粉的配加量：铁粉质量/钒氮合金理论产量×100％＝80％－钒氮合金中钒的目标含量－钒氧化物中Si、Fe、Mn、Cr和Al总质量/钒氮合金理论产量×100％。本发明制备方法具有所得产品钒氮含量波动小、氧含量低、密度大的优点。

技术领域

本发明涉及钒氮合金的制备方法，属于铁合金制备技术领域。

背景技术

钒氮合金是一种重要的钒合金添加剂，将其加入钢中可提高钢的耐磨性、耐腐蚀性、韧性、强度、延展性、硬度及抗疲劳性等综合力学性能，并使钢具有良好的可焊接性能。尤其是在高强度、低合金钢、微合金钢以及其它特殊钢中，钒氮合金能有效地强化和细化晶粒，节约含钒原料，从而降低炼钢生产成本。有研究表明，钒钢中增氮后，原来处于固溶状态的钒转变成析出状态的钒，使V(CN)析出相的数量成倍增加，从而充分发挥了钒的沉淀强化作用。

目前，生产钒氮合金的方法主要包括推板窑连续制取钒氮合金、微波炉制取钒氮合金和回转窑制取钒氮合金。其中，微波炉和回转窑制取钒氮合金工艺尚不成熟，不具备工业化生产条件；而推板窑连续制取钒氮合金的方法，产品钒含量(70-81％)、氮含量(12-18％)等含量波动大，氧含量偏高(大于1.2％)，影响钒氮合金在钢中的强化效果。比如，CN101392333A提供了一种钒氮合金制备方法：原料是五氧化二钒或三氧化二钒，碳质催化剂或石墨，五氧化二钒或三氧化二钒97.7％-72.7％(重量比)同碳质催化剂或石墨27.3％-2.3％(重量比)均匀混合，用高强压球机制成球状物料，在中频感应炉中，含氮不定期原气氛中升温1200-1350℃，还原2.5-3.5h。采用上述方法制备得到的钒氮合金，钒含量为70.1-78.4％，氮含量为12.6-18.2％，氧含量为1.9-2.0％，存在钒氮含量波动较大以及氧含量过高的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供钒氮合金的制备方法，以解决现有推板窑连续制取的钒氮合金钒含量波动较大的问题。本发明的另一目的在于解决钒氮合金中氮含量波动大、氧含量过高的问题。

本发明提供了钒氮合金的制备方法，制备原料包含钒氧化物、碳质粉剂、铁粉和粘结剂，其中，按照下述百分比关系控制铁粉的配加量：铁粉质量/钒氮合金理论产量×100％＝80％－钒氮合金中钒的目标含量－钒氧化物中Si、Fe、Mn、Cr和Al总质量/钒氮合金理论产量×100％。

在实际生产中，钒氮合金理论产量可根据原料钒氧化物的用量来计算，理论上，1.2份钒氧化物可制备得到1份钒氮合金。

进一步地，所述原料的重量配比为：钒氧化物100份、碳质粉剂20～30份、铁粉0.6～2.0份、粘结剂5～10份。

其中，碳质粉剂的配加量是根据钒氧化物中氧含量得到理论还原剂用量，再加上钒氮合金残碳量。制备之前钒氮合金中的残碳量按照质量设计是固定值，一般在0.8～3.0之间。根据原料钒氧化物的氧含量调整碳质粉剂的配加量，有利于充分降低产品中氧的含量。

优选地，所述原料包含碳质粉剂25～28份。

优选地，所述原料包含铁粉0.8～1.6份。

优选地，所述原料包含粘结剂6～8份。

进一步地，所述钒氧化物选自VO、VO₂、V₂O₃、V₂O₅中一种或两种以上。

进一步地，所述碳质粉剂选自石墨、炭黑或其混合物。

进一步地，所述粘结剂选自水、淀粉、聚乙烯醇中一种或两种以上。