CN111286566B - 改善FeV80合金破碎性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改善FeV80合金破碎性能的方法，属于冶金技术领域，改善FeV80合金破碎性能的方法，包括冶炼、冷却、破碎的步骤，所述冷却包括以下步骤：a将冶炼制备的熔融渣金静置冷却至合金呈半凝固状态后分离冶炼弃渣和合金；b对半凝固状态的合金进行喷砂处理后振动冷却至合金完全凝固；c将合金水淬至常温。本发明方法在传统冷却、破碎工艺基础上，通过增加振动操作使FeV80合金凝固过程内部结晶形态发生改变，降低单位合金细粉产生量，减少了合金成分偏析，从而有效改善了FeV80合金的破碎性能，提高了产品一次合格率。

Description

改善FeV80合金破碎性能的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种改善FeV80合金破碎性能的方法。
背景技术
作为钢铁行业应用最为广泛的含钒中间合金，钒铁合金主要以钒氧化物为原料，并采用直筒炉一步法钒铁冶炼工艺或倾翻炉多期法冶炼钒铁工艺进行生产，反应结束后得到上层为冶炼渣下层为熔融金属的渣金混合相，待炉子冷却后拆分、破碎便能够得到成分合格的合金。
CN104532105A公开了一种利用大型倾翻炉电铝热法生产钒铁的方法，采用多期冶炼和阶梯配铝相结合的技术，当渣中钒含量降至一定水平后除去大部分渣，之后进行多期加料和出渣的反复操作，最后一期冶炼时渣铁同出，浇铸到锭模中，冷却后即可得到钒铁合金。CN106282564A公开了一种冶炼钒铁合金的喷吹精炼方法，通过将该炉冶炼中所需的部分金属铝粉以精炼剂的方式在冶炼末期通过喷枪吹入转动的冶炼炉体中进行喷吹精炼操作，精炼结束后进行炉体静置冷却、合金饼水淬、破碎即得钒铁合金。CN106011601A公开了一种冶炼钒铁的炉外精炼方法，该方法包括两期电炉冶炼，冶炼完成后将出渣后的初级熔融合金浇铸于装有精炼料的锭模中混合反应，进行炉外精炼，待渣中全钒含量＜1.50％时，自然冷却，制得钒铁合金。
现有钒铁合金生产工艺虽然能够制备得到钒铁合金，但是存在合金破碎性能较差的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有FeV80合金破碎性能较差。
本发明解决上述技术问题的技术方案是提供一种改善FeV80合金破碎性能的方法，包括冶炼、冷却、破碎的步骤，所述冷却包括以下步骤：
a将冶炼制备的熔融渣金静置冷却至合金呈半凝固状态后分离冶炼弃渣和合金；
b对半凝固状态的合金进行喷砂处理后振动冷却至合金完全凝固；
c将合金水淬至常温；
步骤b中，所述振动的频率为5～20Hz，振幅为0.5～1.5cm，所述振动冷却采用的是振动和静置相互交替的方式冷却，其中，振动时间和静置时间的比为1：4～8。
其中，上述改善FeV80合金破碎性能的方法，所述冷却的总时间与熔融渣金重量的关系为每吨渣金的冷却时间为0.6～1h。
其中，上述改善FeV80合金破碎性能的方法，步骤a中，所述合金的径高比为4～8：1。
其中，上述改善FeV80合金破碎性能的方法，步骤a中，所述静置冷却的时间与熔融渣金重量的关系为每吨渣金的冷却时间为0.3～0.8h。
其中，上述改善FeV80合金破碎性能的方法，步骤a中，合金呈半凝固状态时冶炼设备的铁质外包套的表面温度为100～200℃。
其中，上述改善FeV80合金破碎性能的方法，所述振动冷却的时间与熔融渣金重量的关系为每吨渣金的冷却时间为0.2～0.4h。
其中，上述改善FeV80合金破碎性能的方法，所述破碎是采用机械破碎设备对冷却后的合金进行分级破碎，筛分得到尺寸合格的FeV80合金产品。
其中，上述改善FeV80合金破碎性能的方法，所述FeV80合金产品的合格径向尺寸为1～5cm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明方法在传统冷却、破碎工艺基础上，通过增加振动操作使FeV80合金凝固过程内部结晶形态发生改变，降低单位合金细粉产生量，减少了合金成分偏析，从而有效改善了FeV80合金的破碎性能，提高了产品一次合格率。
附图说明
图1为对比例1制备得到的FeV80合金微观形貌；
图2为实施例1制备得到的FeV80合金微观形貌。
具体实施方式
现有传统冷却方式是冶炼完成后将锭模中的熔融渣金静置冷却至合金完全凝固后，进行渣金分离和水淬操作，但是合金完全凝固的冷却时间较长，并且其主要衡量指标是静置冷却时间，合金表面和芯部温度不确定，容易导致合金在凝固过程中出现成分偏析，影响合金的破碎性能。
本发明通过控制静置冷却时间将拆炉前的合金凝固至半凝固状态，拆炉后再采用振动冷却方式冷却至合金完全凝固，改善了合金再凝固过程的晶型结构，减少了合金凝固过程的成分宏观偏析，同时提高了合金的破碎性能，提高了产品一次合格率。
具体的，改善FeV80合金破碎性能的方法，包括冶炼、冷却、破碎的步骤，所述冷却包括以下步骤：
a将冶炼制备的熔融渣金静置冷却至合金呈半凝固状态后分离冶炼弃渣和合金；
b对半凝固状态的合金进行喷砂处理后振动冷却至合金完全凝固；
c将合金水淬至常温。
本发明方法采用的冶炼设备是以镁质耐材为内衬料、以铁质板材为外包套的圆柱形冶炼设备，其中所述设备内合金饼的径高比为4～8：1
本发明方法冷却的总时间与熔融渣金重量的关系为每吨渣金的冷却时间为0.6～1h。
步骤a所述的半凝固状态合金是指外表面为凝固态固溶体、内部为熔融态合金液的钒铁固液混合物。拆炉前将合金冷却至半凝固态主要是为了后期合金凝固过程中对晶型转变和物相转变进行控制，如果是完全凝固状态，不能有效实现渣金分离；如果是完全凝固状态，后续晶型转变和物相转变的控制手段将失效。
步骤a所述静置冷却时间是以熔融渣金的重量为参考，具体为每吨渣金的冷却时间为0.3～0.8h。
步骤a所述合金呈半凝固状态时冶炼设备的铁质外包套的表面温度为100～200℃。
步骤b所述的喷砂处理主要目的是进行表面光整，去除合金表面残留弃渣。
本发明步骤b的振动为间歇式振动，采用间歇式振动方式主要是从能耗的角度考虑，半凝固态合金完全凝固的过程较长，其结晶过程及晶型转变较慢，如果一直进行振动操作能耗增加，而采用间歇式振动能够改善合金凝固过程的晶型结构、增加合金凝固缺陷的基础上降低振动能耗。
采用本发明方法振动冷却后主要形成具有较高晶体缺陷的细晶组织，同时能够形成部分脆性相，有利于合金破碎。如果不振动冷却，合金的在凝固过程中将形成结晶形态良好的柱状粗晶，不利于破碎。
振动参数对合金凝固的效果影响较大，只有在本发明的振动参数下才能够达到相应的效果。具体的，步骤b所述振动的频率为5～20Hz，振幅为0.5～1.5cm；振动冷却采用的是振动和静置相互交替的方式冷却，其中，振动时间与静置时间比1：4～8。振动时间与静置时间的比例的设定主要是考虑振动能耗及内部缺陷的问题。如果持续振动，合金内部缺陷过多，易增加合金破碎过程的细粉率，同时大幅增加振动能耗。
步骤b所述振动冷却的时间与熔融渣金重量的关系为每吨渣金的冷却时间为0.2～0.4h。
本发明所述的破碎是是采用机械破碎设备对冷却后的合金进行分级破碎，筛分得到尺寸合格的FeV80合金产品；所述机械破碎设备包括粗破设备和终破设备，其中粗破设备为落锤式破碎机或钻探式破碎机，终破设备为颚式破碎机；所述FeV80合金的合格径向尺寸为1～5cm。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
热还原反应结束后，得到反应容器内合金饼径高比为4:1的熔融渣金。并将其转运至冷却区，总冷却时间为1.0h/吨渣金。拆炉前按照0.8h/吨渣金的冷却时间进行自然静置冷却，待达到冷却时间后进行拆炉(此时反应容器外表面的温度为120±10℃)，得到上层冶炼渣和下层半凝固态合金饼。并及时采用喷砂设备对合金饼表面进行除杂和光整操作，并在振动频率为5Hz，振幅为0.5cm的条件下对合金饼进行振动操作1min后静置8min，后继续进行振动冷却和静置冷却的往复操作，拆炉后按照0.2h/吨渣金进行冷却时间控制。冷却结束后将完全凝固的合金饼运至水淬池进行水淬。后采用机械破碎设备对彻底冷却的合金饼进行分级破碎，对破碎后的钒铁合金进行筛分后得到尺寸合格的FeV80合金产品。
通过上述操作，钒铁合金细粉率为12.5％，产品一次合格率为86.0％，FeV80合金微观形貌见图2。
实施例2
热还原反应结束后，得到反应容器内合金饼径高比为6:1的熔融渣金。并将其转运至冷却区，总冷却时间为0.8h/吨渣金。拆炉前按照0.4h/吨渣金的冷却时间进行冷却，待达到冷却时间后(反应容器外表面温度为150±10℃)进行拆炉，得到上层冶炼渣和下层半凝固态合金饼。并及时采用喷砂设备对合金饼表面进行除杂和光整操作，并在振动频率为10Hz，振幅为1.0cm的条件下对合金饼进行振动操作1min后静置6min，后继续进行振动冷却和静置冷却的往复操作，拆炉后按照0.4h/吨渣金进行冷却时间控制。冷却结束后将完全凝固的合金饼运至水淬池进行水淬。后采用机械破碎设备对彻底冷却的合金饼进行分级破碎，对破碎后的钒铁合金进行筛分后得到尺寸合格的FeV80合金产品。
通过上述操作，钒铁合金细粉率为9.6％，产品一次合格率为89.5％。
实施例3
热还原反应结束后，得到反应容器内合金饼径高比为8:1的熔融渣金。并将其转运至冷却区，总冷却时间为0.6h/吨渣金。拆炉前按照0.3h/吨渣金的冷却时间进行冷却，待达到冷却时间后(反应容器外表面温度约为150±10℃)进行拆炉，得到上层冶炼渣和下层半凝固态合金饼。并及时采用喷砂设备对合金饼表面进行除杂和光整操作，并在振动频率为20Hz，振幅为1.5cm的条件下对合金饼进行振动操作1min后静置4min，后继续进行振动冷却和静置冷却的往复操作，拆炉后按照0.3h/吨渣金进行冷却时间控制。冷却结束后将完全凝固的合金饼运至水淬池进行水淬。后采用机械破碎设备对彻底冷却的合金饼进行分级破碎，对破碎后的钒铁合金进行筛分后得到尺寸合格的FeV80合金产品。
通过上述操作，钒铁合金细粉率为8.8％，产品一次合格率为91.2％。
对比例1
热还原反应结束后，得到反应容器内合金饼径高比为4:1为的熔融渣金。迅速将熔融渣金转运至冷却区，按照1.0h/吨渣金进行冷却时间控制，待达到冷却时间后直接拆炉，拆炉后直接运至水淬池进行水淬。后采用机械破碎设备对彻底冷却的合金饼进行分级破碎，对破碎后的钒铁合金进行筛分后得到尺寸合格的FeV80合金产品。
通过上述操作，钒铁合金细粉率为18.5％，产品一次合格率为75.2％，FeV80合金微观形貌见图1。

Claims (8)

1.改善FeV80合金破碎性能的方法，包括冶炼、冷却、破碎的步骤，其特征在于，所述冷却包括以下步骤：
a将冶炼制备的熔融渣金静置冷却至合金呈半凝固状态后分离冶炼弃渣和合金；
b对半凝固状态的合金进行喷砂处理后振动冷却至合金完全凝固；
c将合金水淬至常温；
步骤b中，所述振动的频率为5～20Hz，振幅为0.5～1.5cm，所述振动冷却采用的是振动和静置相互交替的方式冷却，其中，振动时间和静置时间的比为1：4～8。
2.根据权利要求1所述改善FeV80合金破碎性能的方法，其特征在于：所述冷却的总时间与熔融渣金重量的关系为每吨渣金的冷却时间为0.6～1h。
3.根据权利要求1所述改善FeV80合金破碎性能的方法，其特征在于：步骤a中，所述合金的径高比为4～8：1。
4.根据权利要求1～3任一项所述改善FeV80合金破碎性能的方法，其特征在于：步骤a中，所述静置冷却的时间与熔融渣金重量的关系为每吨渣金的冷却时间为0.3～0.8h。
5.根据权利要求1～3任一项所述改善FeV80合金破碎性能的方法，其特征在于：步骤a中，合金呈半凝固状态时冶炼设备的铁质外包套的表面温度为100～200℃。
6.根据权利要求4所述改善FeV80合金破碎性能的方法，其特征在于：所述振动冷却的时间与熔融渣金重量的关系为每吨渣金的冷却时间为0.2～0.4h。
7.根据权利要求6所述改善FeV80合金破碎性能的方法，其特征在于：所述破碎是采用机械破碎设备对冷却后的合金进行分级破碎，筛分得到尺寸合格的FeV80合金产品。
8.根据权利要求7所述改善FeV80合金破碎性能的方法，其特征在于：所述FeV80合金产品的合格径向尺寸为1～5cm。
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