一種釩氮合金的生產方法
2023-05-21 00:56:06
專利名稱：一種釩氮合金的生產方法
技術領域：
本發明涉及一種新型鋼鐵添加劑一銀氮合金的生產方法，屬於冶金技術領域。
背景技術：
釩氮合金是一種新型合金添加劑，可以替代釩鐵用於微合金化鋼的生產，氮化釩添加於鋼中能提高鋼的強度、韌性、延展性及抗熱疲勞性等綜合機械性能，並使鋼具有良好的可焊性，在達到相同強度下，添加氮化釩節約釩加入量30-40%，進而降低了成本。近年來，由於釩氮微合金化技術明顯的技術與經濟優勢，使得釩氮微合金在高強度鋼筋、非調質鋼、高強度板帶、CSP產品、高強度厚板和厚壁H型鋼、無縫鋼管、工具鋼等產品的研發生產中得到了廣泛的應用。尤其是在我國的逐漸推廣，釩氮合金化技術的發展也取得了明顯的成效。目前，釩氮合金生產的工業方法多種多樣，但從直接原料上來分，主要有兩種工藝:一種以五氧化二鑰;加碳質還原劑高溫還原氮化合成鑰;氮合金；一種以三氧化二鑰;加碳質還原劑高溫還原氮化合成釩氮合金。其中第一種工藝由於五氧化二釩熔點低(690°C)，在釩氮合金生產過程中要使其在轉變為液相之前全部轉變為熔點較高的四氧化二釩或者三氧化二釩，溫度控制要求苛刻，設備要求高。第二種工藝，三氧化二釩常態下不穩定，在空氣中容易被氧化成高價釩，導致原料的儲存困難，三氧化二釩純度難以保證，造成生產不穩定。
發明內容
本發明提供一種釩氮合金的生產方法，解決現有釩氮合成生產工藝中五氧化二釩熔點低，溫度控制要求苛刻，三氧化二釩常態不穩定，容易被氧化的問題。該方法採用了熔點高，在空氣中又較穩定的四氧化二釩來生產釩氮合金。為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案實現，
一種釩氮合金的生產方法，包括如下步驟:
a)將五氧化二釩在持續通入氮氣、氫氣混合氣體的隧道窯中還原成四氧化二釩，氮氣、氫氣氣體壓力為0.4-0.6MPa，氮氣流量為3.5-4.5m3/h，氫氣流量為6_7m3/h。隧道窯溫度為340-510°C，保溫時間為3-5小時；
b)向所得四氧化二釩中加入碳質粉末，在對滾壓球機上進行乾粉壓球，制坯；
c)成型後的料坯投入中頻豎爐內，對中頻爐在抽真空至(100-300) pa，同時加熱到900-1100°C，保溫1-2小時；對爐內充入氮氣，氮氣流速為6-8m3/h，保證正壓0.8-1.0Mpa,將溫度升至1200-1500°C，保溫3-5小時，該過程主要發生碳化反應，生成碳化釩；氮氣保證正壓0.3-0.5MPa，溫度升至1500-1600°C，保溫I小時，該過程主要發生氮化反應，生成氮化釩，並使釩氮合金緻密化，增加表觀密度；最後將物料在爐內冷卻到100-200°C，出倉，製得鑰;氮合金產品。進一步地，碳質粉末為石墨粉、鱗片石墨，優選地為石墨粉。
進一步地，四氧化二釩和碳質粉末的質量比為4-5:1。
進一步地，滾壓球機的成型壓力為60-100MPa，坯料為直徑30_50mm，厚度10_30mm的橢球形。進一步地，對滾壓球機的給料速度為1000_4000kg/h。進一步地，製品釩氮合金的氮含量為16%_18%。本發明的優點在於:本發明提供的方法對溫度控制要求低，生產工藝穩定，設備簡單，生產成本低，一次成品率達96%以上，氮含量穩定在16%-18%之間，高於國家標準。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明的作詳細說明。一種釩氮合金的生產方法，包括如下步驟:
a)將五氧化二釩在持續通入氮氣、氫氣混合氣體的隧道窯中還原成四氧化二釩，氮氣、氫氣氣體壓力為0.4-0.6MPa，氮氣流量為3.5-4.5m3/h，氫氣流量為6_7m3/h。隧道窯溫度為340-510°C，保溫時間為3-5小時；
b)向所得四氧化二釩中加入碳質粉末，在對滾壓球機上進行乾粉壓球，制坯；
c)成型後的料坯投入中頻豎爐內，對中頻爐在抽真空至(100-300) pa，同時加熱到900-1100°C，保溫1-2小時；對爐內充入氮氣，氮氣流速為6-8m3/h，保證正壓0.8-1.0Mpa,將溫度升至1200-1500°C，保溫3-5小時，該過程主要發生碳化反應，生成碳化釩；氮氣保證正壓0.3-0.5MPa，溫度升至1400°C，保溫I小時，該過程主要發生氮化反應，生成氮化釩，並使釩氮合金緻密化；最後將物料在爐內冷卻到200°C以下，出倉，製得釩氮合金產品。進一步地，碳質粉末為石墨粉、鱗片石墨，優選地為石墨粉。進一步地，四氧化二釩和碳質粉末的質量比為4-5:1。進一步地，滾壓球機的成型壓力為60-100MPa，坯料為直徑30_50mm，厚度10_30mm的橢球形。進一步地，對滾壓球機的給料速度為1000_4000kg/h。進一步地，製品釩氮合金的氮含量為16%_18%。實施例1
在隧道窯中持續通入氮氣、氫氣混合氣體，氮氣、氫氣氣體壓力為0.5MPa，氮氣流量為4m3/h，氫氣流量為6.5m3/h，將IOOOkg五氧化二釩投入隧道窯中還原成912kg四氧化二釩，隧道窯溫度為400°C，保溫時間為4小時；向四氧化二釩中加入185kg石墨粉，在對滾壓球機上進行乾粉壓球，對滾壓球機的給料速度為3000kg/h，滾壓球機的成型壓力為80Mpa，製得徑30mm，厚度IOmm的橢球形坯料，成型後的料坯投入中頻豎爐內，對中頻爐在抽真空至280pa，同時加熱到1000°C，保溫2小時；對爐內充入氮氣，保證正壓0.8Mpa，在氮氣環境下將溫度升至1400°C，保溫4小時該過程主要發生碳化反應，生成碳化釩；氮氣保證正壓
0.4MPa，溫度升至1500°C，保溫I小時，該過程主要發生氮化反應，生成氮化釩，最後將物料在爐內冷卻到100°c，出倉，獲得210kg釩氮合金產品。製得的釩氮合金中V含量77%，N含量為18%。實施例2
在隧道窯中持續 通入氮氣、氫氣混合氣體，氮氣、氫氣氣體壓力為0.5MPa，氮氣流量為
4.5m3/h，氫氣流量為7m3/h，將IOOOkg五氧化二釩投入隧道窯中還原成912kg四氧化二釩，隧道窯溫度為450°C，保溫時間為4小時；向四氧化二釩中加入185kg石墨粉，在對滾壓球機上進行乾粉壓球，對滾壓球機的給料速度為3000kg/h，滾壓球機的成型壓力為60Mpa，成型後的料坯投入中頻豎爐內，對中頻爐在抽真空至280pa，同時加熱到1000°C，保溫2小時；對爐內充入氮氣，保證正壓0.8Mpa，在氮氣環境下將溫度升至1200-1500°C，保溫4小時該過程主要發生碳化反應，生成碳化釩；氮氣保證正壓0.4MPa，溫度升至1500°C，保溫I小時，該過程主要發生氮化反應，生成氮化釩；最後將物料在爐內冷卻到100°C，出倉，獲得208kg鑰;氮合金產品。製得的釩氮合金中V含量78%，N含量為18%。本發明可用不違背本發明的精神或主要特徵的具體形式來概述，上述實施方案僅用以說明本發明的技術方案而非對本發明的構思和保護範圍進行限定，本發明的普通技術人員對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利 要求範圍中。
權利要求
1.一種釩氮合金的生產方法，其特徵在於:包括如下步驟: a)五氧化二釩在持續通入氮氣、氫氣混合氣體的隧道窯中還原成四氧化二釩，溫度為340-510°C，保溫時間為3-5小時； b)向四氧化二釩中加入碳質粉末，在對滾壓球機上進行乾粉壓球，制坯； c)成型後的料坯投入中頻豎爐內，對中頻爐抽真空至100-300pa，同時加熱到900-1100°C，保溫1-2小時；對爐內充入氮氣，氮氣流速為6-8m3/h，保證正壓0.8-1.0Mpa,將溫度升至1200-1500°C，保溫3-5小時，進行碳化反應，生成碳化釩；氮氣保證正壓0.3-0.5MPa，溫度 升至1500-1600°C，保溫I小時，進行氮化反應，生成氮化釩，並使釩氮合金緻密化，增加表觀密度；最後將物料在爐內冷卻到100-200°C，出倉，製得釩氮合金產品。
2.根據權利要求1所述的一種釩氮合金的生產方法，其特徵在於:步驟a)氮氣、氫氣氣體壓力為0.4-0.6MPa，氮氣流量為3.5-4.5m3/h，氫氣流量為6_7m3/h。
3.根據權利要求1所述的一種釩氮合金的生產方法，其特徵在於:步驟b)的碳質粉末為石墨粉、鱗片石墨。
4.根據權利要求2所述的一種釩氮合金的生產方法，其特徵在於:步驟b)的碳質粉末為石墨粉。
5.根據權利要求1所述的一種釩氮合金的生產方法，其特徵在於:步驟b)中四氧化二鑰;和碳質粉末的質量比為4-5:1。
6.根據權利要求1所述的一種釩氮合金的生產方法，其特徵在於:步驟b)中對滾壓球機的成型壓力為60-100MPa。
7.根據權利要求1所述的一種釩氮合金的生產方法，其特徵在於:步驟b)中對滾壓球機的給料速度為1000-4000kg/h。
8.根據權利要求1所述的一種釩氮合金的生產方法，其特徵在於:步驟b)中坯料為直徑30_50mm、厚度10_30mm的橢球形。
9.根據權利要求1所述的一種釩氮合金的生產方法，其特徵在於:製品釩氮合金的氮含量為16%-18%。
全文摘要
本發明提供一種釩氮合金的生產方法，包括以下步驟a)將五氧化二釩還原成四氧化二釩；b)向四氧化二釩中添加碳質粉末，進行乾粉擠壓制球；c)成型後的球投中頻豎爐內，抽真空至300Pa以下，加熱至1000℃；然後充入氮氣，保證正壓0.8-1.0MPa，溫度升至1200℃-1500℃，保溫3-5小時；然後氮氣保證正壓0.3-0.5MPa，溫度升至1500℃-1600℃，保溫1小時；最後把物料冷卻到200℃以下，出倉，產品即為釩氮合金。該方法克服了現有釩氮合成生產工藝中五氧化二釩熔點低，溫度控制要求苛刻，三氧化二釩常態不穩定，容易被氧化的不足，對溫度控制要求相對寬鬆，設備簡單，產品質量穩定，生產過程平穩，生產成本低。
文檔編號C22C29/16GK103243254SQ20131016227
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月6日 優先權日2013年5月6日
發明者葛廣凱, 喻華, 戴紅梅 申請人:南通漢瑞實業有限公司