[发明专利]一种超纯钒铁合金及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种制备超纯钒铁合金的方法，包含以下步骤：步骤1)：精选钒铁合金原料；步骤2)：进行真空感应炉熔炼，随炉装入钒铁合金原料及超纯石墨碳块，加热至预定温度进行精炼，获得钢水；步骤3)：将精炼后的钢水进行低温模铸获得铸锭；步骤4)：将获得的铸锭进行电渣重熔熔炼，获得超纯钒铁合金。本发明同时提供了使用该方法制备的超纯钒铁合金及其应用。本发明的方法利用感应炉精炼与电渣重熔工艺结合对钒铁合金进行提纯，可以制备S、O、Si、Mn、Al含量较低的超纯钒铁合金，其成本相对于电解纯钒成本大幅降低，该钒铁合金可替代电解纯钒作为特种合金制备时合金化的原料，大大降低了特种合金的制备成本。

技术领域

本发明属于钒铁合金生产技术领域，特别涉及到一种超纯钒铁合金及其制备方法和应用。

背景技术

钒在工业使用中90％以上用于钢铁工业。主要是炼特种钢时加入钒起到细化晶粒、增加钢的强度和韧性的作用。钢中加入钒的主要方式是以钒铁中间合金的方式加入，主要原因在于钒的熔点(约1890℃)较高，直接加入到钢中不易溶解并会造成钒在钢中的偏析。

现有技术中生产钒铁合金的方法有例如碳热法、电热法、电硅热法、金属热法(以铝热法为主，铝热法就是用铝的活性还原五氧化二钒中的钒，基本方法是点燃金属铝，在一定的温度下还原钒)。以上几种方法，无论哪种都会对环境带来一些污染，并且生产出来的钒铁中杂质含量高，纯度不高，尤其以硅和硫含量较高。目前经铝热法生产的钒铁合金中杂质元素含量高，实物质量纯度较低，特别是硫、氧等含量较高，只能用于普钢中钒微合金化的添加，不适合制造高端产品，例如不适合用作生产超高纯高温轴承钢M50(8Cr4Mo4V)的原材料，更不能用于尖端高温合金和高质量零部件。

目前采用纯度较高的99-99.5％电解纯钒V1-V3作为高温合金和特种合金钢的添加钒源使用，但是电解纯钒成本太高。所以为了解决尖端特种合金制备时合金化钒的原料。

因此，如何制备出一种能够代替电解纯钒且可以作为钒源来制备特种合金的钒铁合金成为钒铁合金生产领域亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有的技术问题中的至少一项，本发明提出了一种制备超纯钒铁合金的方法、使用该方法制备的超纯钒铁合金及其应用。本发明的方法利用感应炉精炼与电渣重熔工艺结合对钒铁合金进行提纯，可以制备S、O、Si、Mn、Al含量较低的超纯钒铁合金，其成本相对于电解纯钒成本大幅降低，该钒铁合金可替代电解纯钒作为特种合金制备时合金化的原料，大大降低了特种合金的制备成本。

依据本发明，提供一种热镀锌钢板的生产方法，包含以下步骤：

步骤1)：精选钒铁合金原料，要求原料中P≤0.01wt％，S≤0.03wt％，Si≤0.6wt％，Mn≤0.15wt％，Al≤1wt％，Ti≤0.005wt％，碳含量C≤0.2wt％，按照制备40-60钒铁合金所需的比例对原料进行配比；

步骤2)：进行真空感应炉熔炼，随炉装入钒铁合金原料及超纯石墨碳块，加热至预定温度进行精炼，获得钢水；

步骤3)：将精炼后的钢水进行低温模铸获得铸锭；

步骤4)：将获得的铸锭进行电渣重熔熔炼，获得超纯钒铁合金。

根据本发明的一个实施例，步骤2)中超纯石墨碳块的配碳量控制为0.2-0.3％，开始熔化时要求真空度在1Pa以下，精炼温度控制为1580-1620℃，精炼时间大于30分钟。

根据本发明的一个实施例，步骤2)中炉料熔清后，精炼期真空深脱氧时感应炉真空度控制在1Pa以下，保持时间大于50分钟，以及精炼后期取样分析N含量，若N≤0.01％，进行下一操作，若N≥0.01％，继续添加石墨碳块进行脱氧脱氮，确保精炼结束时N≤0.01％。