CN107267780A - 一种钒铝合金的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钒合金生产技术领域，具体公开一种钒铝合金的生产方法，所述生产方法，包括如下步骤：将片剂五氧化二钒进行破碎处理，得到五氧化二钒颗粒；将所述五氧化二钒颗粒、金属铝颗粒、钒酸钙和合金粉料进行混料处理，得到混合物料；将所述混合物料放于反应炉内，采用电极引燃引发反应，引燃后断电，反应3‑5min后，再次用电极送电进行加热处理；加热处理后，进行冷却处理，分离合金与熔渣，得到钒铝合金。本发明所提供的钒铝合金的生产方法，使合金成分更加均匀，减少杂质的引入，减缓前期反应的剧烈程度；具有钒回收率高、生产成本低、经济效益好的特点。

Description

一种钒铝合金的生产方法
技术领域
本发明涉及钒合金生产技术领域，尤其涉及一种钒铝合金的生产方法。
背景技术
钛合金被广泛应用于军事工业、航空航天工业和民用工业， 钒铝中间合金是生产钛合金的重要原料。因此对钒铝合金杂质含量要求十分严格， 特别是氧、 碳和硅等杂质含量要求较高，此外为保证合金成分的均匀性、合金中不能存在氧化膜以及夹渣，否则难以满足高端钛合金产品的需要。
对于使用粉剂五氧化二钒和铝粒冶炼钒铝合金过程中，瞬间反应剧烈，反应过程难以控制，不仅影响反应过程中钒铝合金成分的均匀性，而且在冶炼反应过程中由于反应十分剧烈，存在着物料烧损严重，钒收率低等问题。
发明内容
针对现有技术存在的反应剧烈，钒铝合金成分不均匀、杂质含量高等问题，本发明提供一种钒铝合金的生产方法。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种钒铝合金的生产方法，至少包括如下步骤：
（1）将片剂五氧化二钒进行破碎处理，得到五氧化二钒颗粒；
（2）将所述五氧化二钒颗粒、金属铝颗粒、钒酸钙和合金粉料进行混料处理，得到混合物料；
（3）将所述混合物料放于反应炉内，采用电极引燃引发反应，引燃后断电，反应3-5min后，再次用电极送电进行加热处理；
（4）加热处理后，进行冷却处理，分离合金与熔渣，得到钒铝合金。
相对于现有技术，本发明提供的钒铝合金的生产方法，采用片剂五氧化二钒作为原料，使用钒酸钙作为造渣剂，提高钒的回收率，减少杂质的引入，钒的回收率为90%～97%；同时使用合金粉料作为冷料，减缓前期反应的剧烈程度；反应后期进行电极加热处理对合金锭持续补热，使合金成分更加均匀；具有钒回收率高、生产成本低、经济效益好等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的工艺流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
结合图1，本发明实施例提供一种铝合金的生产方法，该生产方法，至少包括如下步骤：
（1）将片剂五氧化二钒进行破碎处理，得到五氧化二钒颗粒；
（2）将所述五氧化二钒颗粒、金属铝颗粒、钒酸钙和合金粉料进行混料处理，得到混合物料；
（3）将所述混合物料放于反应炉内，采用电极引燃引发反应，引燃后断电，反应3-5min后，再次用电极送电进行加热处理；
（4）加热处理后，进行冷却处理，分离合金与熔渣，得到钒铝合金。
具体地，将片剂五氧化二钒进行破碎处理，得到五氧化二钒颗粒，使用一定粒度的片剂五氧化二钒与金属铝颗粒在电加热条件下进行反应，反应更加充分。
优选地，五氧化二钒颗粒粒度为10～30mm，有助于反应更加充分。
进一步优选地，五氧化二钒颗粒中五氧化二钒含量为≥98.5%。
具体地，将所述五氧化二钒颗粒、金属铝颗粒、钒酸钙和合金粉料进行混料处理，得到混合物料，其中，钒酸钙作为造渣剂，钒酸钙是经过除杂处理，可有效降低钒铝合金中的杂质含量，不产生有害的副产物，还可代替部分氧化钒；合金粉料作为冷料，合金粉料是在生产钒铝合金破碎过程中产生的合金粉末，利用生产过程中反应放热进行二次重熔，不仅实现了合金粉料再次利用，而且粉料再重熔过程中吸收大量反应热，进而降低了反应的剧烈程度，避免反应过程中物料喷溅，减少钒损。
优选地，金属铝颗粒粒度为5～10mm,，铝含量为≥99%，有助于反应更加充分，同时减少合金中的杂质含量。
优选地，钒酸钙为粉末状，钒酸钙含量＞98%，有助于反应更加充分，同时减少合金中的杂质含量。
优选地，合金粉料为钒铝合金破碎产生的合金粉体，其中，用于提供合金粉体的产钒铝合金优选为钒铝合金废料，从而有利于废料的回收利用。当然，应当理解，所述合金粉料的来源并不限于钒铝合金废料，也可以为其他非废弃的钒铝合金。
优选地，五氧化二钒颗粒与金属铝颗粒质量比为1.05～1.1:1，五氧化二钒颗粒与钒酸钙质量比为8～12:1，五氧化二钒颗粒与合金粉料质量比为8～10:1。
具体地，将所述混合物料放于反应炉内，采用电极引燃引发反应，引燃后断电，反应后期再次用电极送电进行加热处理，反应后期进行电极加热处理对合金锭持续补热，有效避免合金中元素的偏析和合金中夹渣的缺陷，使钒铝合金成分更加均匀。
优选地，所述电极引燃采用电弧电点火方式实现，点火时间为2-10s。
优选地，所述加热处理的加热时间为3-10min。
具体地，加热处理后，进行冷却处理，分离合金与熔渣，得到钒铝合金。
优选地，所述冷却处理通过自然降温实现，降温时间为48-96h。
本生产方法，采用片剂五氧化二钒作为原料，使用钒酸钙作为造渣剂，提高钒的回收率，减少杂质的引入，钒的回收率为90%～97%；同时使用合金粉料作为冷料，减缓前期反应的剧烈程度；反应后期进行电极加热处理对合金锭持续补热，使合金成分更加均匀；具有钒回收率高、生产成本低、经济效益好等特点。
为了更好的说明本发明实施例提供的，下面通过实施例做进一步的举例说明。
实施例1
一种铝合金的生产方法，包括如下步骤：
（1）将片剂五氧化二钒进行破碎处理，得到粒度为10mm的五氧化二钒颗粒；
（2）将525kg的五氧化二钒颗粒、500kg的金属铝颗粒、65kg的钒酸钙和65kg的合金粉料进行混料处理，得到混合物料；
（3）将所述混合物料放于反应炉内，采用电弧电点火方式对物料引燃引发反应，点火时间为3s，引燃后断电，反应3min后，再次用电极送电进行加热处理，加热时间3min；
（4）加热处理后，自然冷却降温，降温50h后，进行扒渣，分离合金与熔渣，得到钒铝合金。
对得到的钒铝合金进行5点取样，对取样钒铝合金进行成分分析，取样点1的成分按质量百分比为：V为58.15%，Fe为0.24%，Si为0.16%，C为0.08%，O为0.08%，其余量为Al；取样点2的成分按质量百分比为：V为58.17%，Fe为0.23%，Si为0.15%，C为0.09%，O为0.06%，其余量为Al；取样点3的成分按质量百分比为V为：58.17%，Fe为0.23%，Si为0.17%，C为0.07%，O为0.09%，其余量为Al；取样点4的成分按质量百分比为：V为58.15%，Fe为0.24%，Si为0.15%，C为0.08%，O为0.08%，其余量为Al；取样点5的成分按质量百分比为：V为58.17%，Fe为0.24%，Si为0.16%，C为0.07%，O为0.08%，其余量为Al；钒回收率为92.85%。
实施例2
一种铝合金的生产方法，包括如下步骤：
（1）将片剂五氧化二钒进行破碎处理，得到粒度为10mm的五氧化二钒颗粒；
（2）将525kg的五氧化二钒颗粒、500kg的金属铝颗粒、55kg的钒酸钙和60kg的合金粉料进行混料处理，得到混合物料；
（3）将所述混合物料放于反应炉内，采用电弧电点火方式对物料引燃引发反应，点火时间为3s，引燃后断电，反应5min后，再次用电极送电进行加热处理，加热时间3min；
（4）加热处理后，自然冷却降温，降温60h后，进行扒渣，分离合金与熔渣，得到钒铝合金。
对得到的钒铝合金进行5点取样，对取样钒铝合金进行成分分析，取样点1的成分按质量百分比为：V为57.96%，Fe为0.22%，Si为0.12%，C为0.09%，O为0.06%，其余量为Al；取样点2的成分按质量百分比为：V为57.97%，Fe为0.23%，Si为0.13%，C为0.08%，O为0.07%，其余量为Al；取样点3的成分按质量百分比为：V为57.95%，Fe为0.23%，Si为0.14%，C为0.08%，O为0.08%，其余量为Al；取样点4的成分按质量百分比为：V为57.95%，Fe为0.23%，Si为0.13%，C为0.09%，O为0.07%，其余量为Al；取样点5的成分按质量百分比为：V为57.95%，Fe为0.22%，Si为0.13%，C为0.09%，O为0.07%，其余量为Al；钒回收率为93.79%。
实施例3
一种铝合金的生产方法，包括如下步骤：
（1）将片剂五氧化二钒进行破碎处理，得到粒度为20mm的五氧化二钒颗粒；
（2）将545kg的五氧化二钒颗粒、500kg的金属铝颗粒、65kg的钒酸钙和55kg的合金粉料进行混料处理，得到混合物料；
（3）将所述混合物料放于反应炉内，采用电弧电点火方式对物料引燃引发反应，点火时间为3s，引燃后断电，反应5min后，再次用电极送电进行加热处理，加热时间5min；
（4）加热处理后，自然冷却降温，降温72h后，进行扒渣，分离合金与熔渣，得到钒铝合金。
对得到的钒铝合金进行5点取样，对取样钒铝合金进行成分分析，取样点1的成分按质量百分比为：V为58.35%，Fe为0.19%，Si为0.10%，C为0.07%，O为0.07%，其余量为Al；取样点2的成分按质量百分比为：V为58.36%，Fe为0.19%，Si为0.11%，C为0.09%，O为0.05%，其余量为Al；取样点3的成分按质量百分比为：V为58.34%，Fe为0.19%，Si为0.10%，C为0.07%，O为0.09%，其余量为Al；取样点4的成分按质量百分比为：V为58.35%，Fe为0.20%，Si为0.11%，C为0.07%，O为0.07%，其余量为Al；取样点5的成分按质量百分比为：V为58.34%，Fe为0.19%，Si为0.10%，C为0.07%，O为0.08%，其余量为Al；钒回收率为94.15%。
实施例4
一种铝合金的生产方法，包括如下步骤：
（1）将片剂五氧化二钒进行破碎处理，得到粒度为20mm的五氧化二钒颗粒；
（2）将545kg的五氧化二钒颗粒、500kg的金属铝颗粒、65kg的钒酸钙和55kg的合金粉料进行混料处理，得到混合物料；
（3）将所述混合物料放于反应炉内，采用电弧电点火方式对物料引燃引发反应，点火时间为5s，引燃后断电，反应4min后，再次用电极送电进行加热处理，加热时间8min；
（4）加热处理后，自然冷却降温，降温84h后，进行扒渣，分离合金与熔渣，得到钒铝合金。
对得到的钒铝合金进行5点取样，对取样钒铝合金进行成分分析，取样点1的成分按质量百分比为：V为58.15%，Fe为0.19%，Si为0.14%，C为0.05%，O为0.1%，其余量为Al；取样点2的成分按质量百分比为：V为58.16%，Fe为0.20%，Si为0.11%，C为0.06%，O为0.09%，其余量为Al；取样点3的成分按质量百分比为：V为58.15%，Fe为0.19%，Si为0.15%，C为0.07%，O为0.08%，其余量为Al；取样点4的成分按质量百分比为：V为58.15%，Fe为0.20%，Si为0.15%，C为0.07%，O为0.09%，其余量为Al；取样点5的成分按质量百分比为：V为58.16%，Fe为0.19%，Si为0.14%，C为0.08%，O为0.08%，其余量为Al；钒回收率为93.86%。
实施例5
一种铝合金的生产方法，包括如下步骤：
（1）将片剂五氧化二钒进行破碎处理，得到粒度为20mm的五氧化二钒颗粒；
（2）将550kg的五氧化二钒颗粒、500kg的金属铝颗粒、50kg的钒酸钙和60kg的合金粉料进行混料处理，得到混合物料；
（3）将所述混合物料放于反应炉内，采用电弧电点火方式对物料引燃引发反应，点火时间为8s，引燃后断电，反应5min后，再次用电极送电进行加热处理，加热时间8min；
（4）加热处理后，自然冷却降温，降温84h后，进行扒渣，分离合金与熔渣，得到钒铝合金。
对得到的钒铝合金进行5点取样，对取样钒铝合金进行成分分析，取样点1的成分按质量百分比为：V为57.96%，Fe为0.21%，Si为0.11%，C为0.08%，O为0.06%，其余量为Al；取样点2的成分按质量百分比为：V为57.97%，Fe为0.22%，Si为0.1%，C为0.07%，O为0.08%，其余量为Al；取样点3的成分按质量百分比为：V为57.97%，Fe为0.2%，Si为0.11%，C为0.08%，O为0.08%，其余量为Al；取样点4的成分按质量百分比为：V为57.95%，Fe为0.19%，Si为0.1%，C为0.06%，O为0.06%，其余量为Al；取样点5的成分按质量百分比为：V为57.97%，Fe为0.21%，Si为0.1%，C为0.08%，O为0.08%，其余量为Al；钒回收率为94.6%。
实施例6
一种铝合金的生产方法，包括如下步骤：
（1）将片剂五氧化二钒进行破碎处理，得到粒度为30mm的五氧化二钒颗粒；
（2）将550kg的五氧化二钒颗粒、500kg的金属铝颗粒、50kg的钒酸钙和55kg的合金粉料进行混料处理，得到混合物料；
（3）将所述混合物料放于反应炉内，采用电弧电点火方式对物料引燃引发反应，点火时间为6s，引燃后断电，反应3min后，再次用电极送电进行加热处理，加热时间8min；
（4）加热处理后，自然冷却降温，降温96h后，进行扒渣，分离合金与熔渣，得到钒铝合金。
对得到的钒铝合金进行5点取样，对取样钒铝合金进行成分分析，取样点1的成分按质量百分比为：V为58.51%，Fe为0.19%，Si为0.1%，C为0.07%，O为0.08%，其余量为Al；取样点2的成分按质量百分比为：V为58.51%，Fe为0.2%，Si为0.0.11%，C为0.07%，O为0.07%，其余量为Al；取样点3的成分按质量百分比为：V为58.52%，Fe为0.2%，Si为0.11%，C为0.08%，O为0.06%，其余量为Al；取样点4的成分按质量百分比为：V为58.5%，Fe为0.18%，Si为0.11%，C为0.08%，O为0.06%，其余量为Al；取样点5的成分按质量百分比为：V为58.5%，Fe为0.20%，Si为0.12%，C为0.06%，O为0.09%，其余量为Al；钒回收率为93.81%。
实施例7
一种铝合金的生产方法，包括如下步骤：
（1）将片剂五氧化二钒进行破碎处理，得到粒度为30mm的五氧化二钒颗粒；
（2）将550kg的五氧化二钒颗粒、500kg的金属铝颗粒、55kg的钒酸钙和55kg的合金粉料进行混料处理，得到混合物料；
（3）将所述混合物料放于反应炉内，采用电弧电点火方式对物料引燃引发反应，点火时间为8s，引燃后断电，反应5min后，再次用电极送电进行加热处理，加热时间10min；
（4）加热处理后，自然冷却降温，降温96h后，进行扒渣，分离合金与熔渣，得到钒铝合金。
对得到的钒铝合金进行5点取样，对取样钒铝合金进行成分分析，取样点1的成分按质量百分比为：V为57.65%，Fe为0.20%，Si为0.10%，C为0.06%，O为0.08%，其余量为Al；取样点2的成分按质量百分比为：V为57.64%，Fe为0.21%，Si为0.10%，C为0.06%，O为0.07%，其余量为Al；取样点3的成分按质量百分比为：V为57.65%，Fe为0.21%，Si为0.12%，C为0.08%，O为0.06%，其余量为Al；取样点4的成分按质量百分比为：V为57.66%，Fe为0.22%，Si为0.13%，C为0.06%，O为0.09%，其余量为Al；取样点5的成分按质量百分比为：V为57.66%，Fe为0.20%，Si为0.11%，C为0.08%，O为0.08%，其余量为Al；钒回收率为93.6%。
由以上数据可得，本发明实施例中所得到的钒铝合金成分均匀，钒回收率高，回收率为92%-95%；本发明中所提供的铝合金的生产方法可以降低生产成本、提高经济效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钒铝合金的生产方法，其特征在于：至少包括如下步骤：
（1）将片剂五氧化二钒进行破碎处理，得到五氧化二钒颗粒；
（2）将所述五氧化二钒颗粒、金属铝颗粒、钒酸钙和合金粉料进行混料处理，得到混合物料；
（3）将所述混合物料放于反应炉内，采用电极引燃引发反应，引燃后断电，反应3-5min后，再次用电极送电进行加热处理；
（4）加热处理后，进行冷却处理，分离合金与熔渣，得到钒铝合金。
2.如权利要求1所述的钒铝合金的生产方法，其特征在于：所述五氧化二钒颗粒粒度为10～30mm。
3.如权利要求1或2所述的钒铝合金的生产方法，其特征在于：所述五氧化二钒颗粒中五氧化二钒含量为≥98.5%。
4.如权利要求1所述的钒铝合金的生产方法，其特征在于：所述金属铝颗粒粒度为5～10mm,，铝含量为≥99%。
5.如权利要求1所述的钒铝合金的生产方法，其特征在于：所述钒酸钙为粉末状，钒酸钙含量＞98%。
6.如权利要求1所述的钒铝合金的生产方法，其特征在于：所述合金粉料为钒铝合金破碎产生的合金粉体。
7.如权利要求1所述的钒铝合金的生产方法，其特征在于：所述五氧化二钒颗粒与所述金属铝颗粒质量比为1.05～1.1:1；和/或
所述五氧化二钒颗粒与所述钒酸钙质量比为8～12:1；和/或
所述五氧化二钒颗粒与所述合金粉料质量比为8～10:1。
8.如权利要求1所述的钒铝合金的生产方法，其特征在于：所述电极引燃采用电弧电点火方式实现，点火时间为2-10s。
9.如权利要求1所述的钒铝合金的生产方法，其特征在于：所述加热处理的加热时间为3-10min。
10.如权利要求1所述的钒铝合金的生产方法，其特征在于：所述冷却处理通过自然降温实现，降温时间为48-96h。
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