CN103388096A - 钒氮合金的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种钒氮合金的生产方法，属于钢铁冶金技术领域，该方法向磨细五氧化二钒粉末中加入石灰、硝酸铵和乙二醇水溶液，使用二氧化碳气体对混合均匀后制成的球状物表面吹扫干燥，具体工艺步骤包括(1)磨细、(2)混料、(3)干燥、(4)反应和(5)冷却出料。本发明方法大大降低了钒氮合金生产过程的能耗，并可有效地去除了原料中的硫磷杂质，具有钒利用率高、耗能低的优点。

Description

钒氮合金的生产方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，涉及一种炼钢添加剂的钒氮合金的生产方法。
背景技术
钒氮合金是一种炼钢添加剂，钒氮合金添加到钢中能提高钢的强度、韧性、延展性及抗热疲劳性等机械性能，同时可赋予钢良好的可焊性能，因此钢铁生产对优质钒氮合金的需求日益增加。目前，关于钒氮合金生产方法的报道很多，例如真空法、常压氮化法等，且生产都已达到了较高的水平，但其都存在产量较低、质量不稳等问题，为了提高钒氮合金的质量和产量，行业内急需一种优质经济的钒氮合金的生产方法。
中国专利CN101289713A公开了一种钒氮合金的生产方法，是将五氧化二钒磨细后，加入铁粉、碳粉、粘结剂混合均匀后制成球状物，将球状物送至卧式推板窑，推板窑内通入氮气，窑内保持微正压，进行碳化和氮化反应，碳化反应温度为1350-1500℃，反应时间2-3.5小时，氮化温度为1000-1150℃，反应时间0.5-1.5小时，逐步冷却至100℃以下出炉。该发明不使用真空装置，简化了流程，降低了设备投资，但是碳化和氮化反应温度要求高，耗能大，同时铁粉中一般会含有硫磷等杂质，众所周知，硫磷杂质会增加钢铁脆性，破坏延展性、韧性等性能，影响了钒氮合金质量，该发明钒的利用率较低，生产成本高。
发明内容
本发明提供了一种钒氮合金的生产方法，以解决现有技术存在的钒利用率低、耗能大及无法去除杂质的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是向磨细五氧化二钒粉末中加入石灰、硝酸铵和乙二醇水溶液，使用二氧化碳气体对混合均匀后制成的球状物表面吹扫干燥，其具体步骤如下：
(1)磨细：在球磨机中，将原料五氧化二钒磨细成粉；
(2)混料：向步骤(1)得到的五氧化二钒粉末中加入碳粉、石灰、反应促进剂硝酸铵，搅拌均匀后，再加入粘结剂乙二醇水溶液，制成球状物，其中碳粉加入量为五氧化二钒质量的19-25％，石灰加入量为五氧化二钒质量的0.5-2％，硝酸铵加入量为五氧化二钒质量的2-5％，粘结剂为含3-5％的乙二醇水溶液，粘结剂加入量为五氧化二钒质量的13-19％；
(3)干燥：向步骤(2)制成的球状物表面吹扫二氧化碳气体，二氧化碳气体压力控制在2kgf以内，流量控制在2Nm3/h，吹扫时间控制在1小时以内；
(4)反应：将球状物送至充满氮气的烘箱内进行碳化反应，碳化反应温度大约600-800℃，保温大约4小时；然后将球状物转至回转窑内进行氮化反应，氮化反应温度控制在500-600℃，并连续向窑内通入氮气，窑内保持微正压，时间大约6小时；
(5)冷却出料：冷却至100℃以内，得到成品钒氮合金。
上述干燥步骤中通入的二氧化碳气体的体积浓度为99.99％。
上述反应步骤中碳化反应温度优选720℃左右；氮化反应温度优选560℃左右。
通过向五氧化二钒中加入石灰，石灰为硫磷脱除剂，石灰为氧化钙，氧化钙可与镍粉中的硫和磷元素反应，氧化钙与磷反应生成磷酸钙，氧化钙与硫反应生成硫化钙，可有效地将各种原料中含有的硫磷杂质脱除；硝酸铵为反应促进剂，硝酸铵可与碳或钒形成络合物，加速五氧化二钒的碳化和氮化反应，使碳化和氮化反应在较低的温度下进行；乙二醇水溶液可使五氧化二钒、碳粉等粉状物有效的粘合。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
通过加入脱硫磷剂石灰、反应促进剂硝酸铵和粘合剂乙二醇水溶液，可使反应在较低的温度下进行，钒氮合金生产过程的耗能大大降低；脱硫磷剂石灰浆原料中的硫磷脱除，提高了钒氮合金的成品质量；本工艺方法提高了钒利用率，可达到70％以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明。
(1)磨细：在球磨机中，将原料五氧化二钒磨细成粉；
(2)混料：向步骤(1)得到的五氧化二钒粉末中加入碳粉、石灰、反应促进剂硝酸铵，搅拌均匀后，再加入粘结剂乙二醇水溶液，制成球状物，碳粉加入量为五氧化二钒质量的21％，石灰加入量为五氧化二钒质量的1％，硝酸铵加入量为五氧化二钒质量的3％，粘结剂为含4％的乙二醇水溶液，粘结剂加入量为五氧化二钒质量的15％；
(3)干燥：向步骤(2)制成的球状物表面吹扫体积浓度99.99％的二氧化碳气体，二氧化碳气体压力控制在1kgf，流量控制在2Nm3/h，吹扫时间为45分钟；
(4)反应：将球状物送至充满氮气的烘箱内进行碳化反应，反应温度大约720℃，保温大约4小时；然后将球状物转至回转窑内进行氮化反应，反应温度控制在560℃，并连续向窑内通入氮气，窑内保持微正压，时间大约6小时；
(5)冷却出料：冷却至100℃以内，得到成品钒氮合金。
成品钒氮合金表观密度为3.2g/cm3，钒含量为77.4％，氮含量为16.8％，钒利用率达到72％。

Claims (3)

1.一种钒氮合金的生产方法，其特征是向磨细五氧化二钒粉末中加入石灰、硝酸铵和乙二醇水溶液，使用二氧化碳气体对混合均匀后制成的球状物表面吹扫干燥，其具体步骤如下：
(1)磨细：在球磨机中，将原料五氧化二钒磨细成粉；
(2)混料：向步骤(1)得到的五氧化二钒粉末中加入碳粉、石灰、反应促进剂硝酸铵，搅拌均匀后，再加入粘结剂乙二醇水溶液，制成球状物，其中碳粉加入量为五氧化二钒质量的19-25％，石灰加入量为五氧化二钒质量的0.5-2％，硝酸铵加入量为五氧化二钒质量的2-5％，粘结剂为含3-5％的乙二醇水溶液，粘结剂加入量为五氧化二钒质量的13-19％；
(3)干燥：向步骤(2)制成的球状物表面吹扫二氧化碳气体，二氧化碳气体压力控制在2kgf以内，流量控制在2Nm3/h，吹扫时间控制在1小时以内；
(4)反应：将球状物送至充满氮气的烘箱内进行碳化反应，温度大约600-800℃，保温大约4小时；然后将球状物转至回转窑内进行氮化反应，温度控制在500-600℃，并连续向窑内通入氮气，窑内保持微正压，时间大约6小时；
(5)冷却出料：冷却至100℃以内，得到成品钒氮合金。
2.根据权利要求1所述的钒氮合金的生产方法，其特征是干燥步骤中通入的二氧化碳气体的体积浓度为99.99％。
3.根据权利要求1所述的钒氮合金的生产方法，其特征是反应步骤中碳化反应温度在720℃左右；氮化反应温度在560℃左右。
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