[发明专利]氮化硅钒合金及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属钢铁微合金化工艺与材料的技术领域，更具体的说，本发明涉及一种用于炼钢过程中增氮及微合金化的氮化硅钒及其生产方法。

背景技术

钢的合金化通常以锰铁、硅铁、铬铁等为主，微合金是指在主铁合金的基础上再添加微量的铌、钒、钛等碳氮物形成元素的铁合金，广泛应用于生产高强度钢筋、低合金高强度钢和管线钢等。

微合金一般具有以下特征：（1）添加的碳氮化物形成元素，在钢的加热和冷却过程中通过“溶解—析出”行为强化钢的力学性能；（2）加入量很少，钢的强化机制主要是细晶强化和沉淀强化；（3）钢的微合金化和扎制技术相辅相成。

微合金元素中钒的主要用途就是作为冶炼合金钢的合金元素，大量含钒钢的工业规模应用数据表明：增加氮含量能提高钢的屈服强度，主要原因是钢中氮含量的增加降低了析出相长大与粗化的趋势，钢中增氮后，析出相颗粒变细，从而充分发挥钒在钢中的强化作用。在高强度低合金钢中，氮化钒铁的使用，可以有效强化和细化晶粒。

1983年锦州铁合金厂开发了碳氮化钒和氮化钒铁，用FeV50钒粉进行固态渗氮，较系统地研究了渗氮时气相中氮的分压、渗氮温度、钒粉粒度和渗氮时间的影响，最佳条件下得到的氮化钒铁含氮量为6～9wt%，含钒44～47wt%。

美国西尔德合金公司，用钒粉渗氮生产氮化钒铁，其典型产品成分为：V：65～67wt%，N：11～13%。

中国发明专利200510031680.4公开了一种氮化钒铁合金及其制备方法，其是利用钒的化合物、碳、铁粉混合压块后在冶金炉中同时进行碳化、氮化及烧结反应，一次性获得氮化钒铁合金的生产，存在着含氮量波动范围大，产能低，成本高等问题。

中国发明专利201110000948公开了一种氮化硅钒铁，其成分为15～50wt%的钒、10～40wt%的硅、8～30wt%的氮、4～30wt%的铁、1wt%以下的碳，和余量的不可避免的杂质。所得产品容易粉化，而且密度相对较低，收得率不稳定。

此外，现有技术中还公开了一种氮化硅钒合金，其中含有52～55wt%的钒、13～15wt%的氮、6～10wt%的硅、余量为铁和不可避免的杂质，并且钒和氮的质量比为3.6～4.5，其应用于HRB500E钢筋的生产时，微合金化效果较差。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种氮化硅钒及其生产方法。本发明通过在合金中通过添加和控制合金元素的含量，得到了一种产品质量稳定，成本较低，并且可应用于HRB500E钢筋微合金化的氮化硅钒合金。

为了解决上述技术问题并且实现上述发明目的，本发明的第一方面涉及一种氮化硅钒合金，其含有45～48wt%的钒、16～18wt%的氮、3.2～3.6wt%的铬、2.5～2.8wt%的硅、0.65～0.85wt%的锰、1.05～1.20wt%的碳、25.5～31.5wt%的铁。

其中，作为优选地，所述氮化硅钒合金，其含有45～48wt%的钒、16～18wt%的氮、3.2～3.6wt%的铬、2.5～2.8wt%的硅、0.65～0.85wt%的锰、1.05～1.20wt%的碳、0.005～0.008wt%的氧，余量为铁以及不可避免的杂质。

其中，所述氮化硅钒合金，其含有46～48wt%的钒、17～18wt%的氮、3.3～3.5wt%的铬、2.5～2.7wt%的硅、0.65～0.75wt%的锰、1.05～1.10wt%的碳、0.005～0.008wt%的氧，余量为铁以及不可避免的杂质。

本发明的第二方面在于提供一种所述氮化硅钒合金的生产方法，其以钒粉、铬粉、硅粉、锰粉、铁粉和含碳物质为原料；将上述原料按照质量配比进行配料和混料，然后在高压反应器中于9～12MPa的氮气，启动点火装置引燃原料进行自蔓延合成反应得到所述的氮化硅钒合金。

其中，所述含碳物质为羟乙基亚氨基二乙酸。申请人发现使用羟乙基亚氨基二乙酸不仅有利于提高氮化硅钒合金中氮的含量。

具体实施方式

以下将结合实施例本发明的氮化硅钒及其生产方法做进一步的详细说明。