[发明专利]一种低氧钒氮合金的制备工艺

说明书

本发明公开了一种低氧钒氮合金的制备工艺，涉及合金材料技术领域。本发明在制备低氧钒氮合金时，首先对五氧化二钒进行湿法粉磨并在粉磨前加入三聚氰胺，制得五氧化二钒小颗粒，将粉磨成的五氧化二钒小颗粒置于煅烧炉中进行多温段煅烧，制得氮钒熔浆，最后将氮钒熔浆进行喷雾，并用低温二氧化碳和氮气混合气体进行对冲氮钒熔浆喷雾冷却成型并渗氮制得低氧钒氮合金。本发明制备的低氧钒氮合金的氧含量低，且易于工业化生产。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，具体为一种低氧钒氮合金的制备工艺。

背景技术

钒氮合金是一种新型合金添加剂，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。

目前，关于钒氮合金生产方法，见有关方面报导有多种多样，在原料配比、制备工艺过程、加热用炉窑等方面各有不同。钒氮合金是一种新型钢铁添加剂，目前钒氮合金的生产方法均是将钒的氧化物和碳质还原剂压制成固体状后，在烧结炉内的高温、正压的氮气氛围内进行还原、氮化生产钒氮合金；其中反应过程中，碳质还原剂将氧化钒还原成碳化钒，然后进一步氮化为钒氮合金，反应过程中始终保持氧元素的存在，同时由于正压的原因，导致钒氧化物还原不彻底、产品氧含量残留度度高，并影响其在钢铁中的使用效果。本发明制备的钒氮合金具有较低的氧含量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低氧钒氮合金的制备工艺，以解决现有技术中存在的问题。

一种低氧钒氮合金的制备工艺，主要包括以下制备步骤：粉磨，煅烧，喷雾对冲。

作为优化，所述低氧钒氮合金的制备工艺主要包括以下制备步骤：

（1）粉磨：将五氧化二钒置于粉磨机中，再加入五氧化二钒质量0.8~1.2倍的三聚氰胺和五氧化二钒质量0.3~0.4倍的蒸馏水，在10~30℃环境温度下粉磨至颗粒直径小于0.9mm，制得五氧化二钒小颗粒；

（2）煅烧：将五氧化二钒小颗粒置于氮化炉内，重复抽换气3~5次后输入氮气使炉内气压达到0.3~0.5MPa，依次在100~150℃煅烧15~20min，800~900℃煅烧30~40min，1100~1200℃煅烧3~4h，1900~2000℃煅烧40~50min制得钒氮熔浆；

（3）喷雾对冲：将1900~2000℃钒氮熔浆以200~300g/s质量流量进行喷雾，喷雾落差6~8m，并用20~30℃的混合气体以2~3m/s的流速进行对冲，再进行渗氮，冷却至10~30℃制得低氧钒氮合金。

作为优化，步骤（1）所述五氧化二钒纯度为99.99%，粒径小于2mm。

作为优化，步骤（1）所述三聚氰胺纯度为99.99%，粒径小于1mm。

作为优化，步骤（2）所述煅烧过程中，五氧化二钒小颗粒的载体为石墨坩埚。

作为优化，步骤（2）所述抽换气的方法为：用真空泵对氮化炉进行抽气使氮化炉炉内压力达到5~10Pa，再通入氮气使压力达到0.11~0.13MPa。

作为优化，步骤（3）所述混合气体为二氧化碳与氮气按体积比1：1~1：2混合而成。

作为优化，步骤（3）所述渗氮的工艺条件为：在氮气氛围中，1100~1200℃，持续3~5h。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

本发明在制备低氧钒氮合金时，首先对五氧化二钒进行湿法粉磨并在粉磨前加入三聚氰胺，将粉磨成的五氧化二钒小颗粒置于煅烧炉中进行多温段煅烧，最后氮钒熔浆进行喷雾，并用二氧化碳和氮气混合气体进行对冲后渗氮制得。