JP5905569B2 - バナジウム窒素合金の調製方法 - Google Patents

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Description

本発明は鉄鋼冶金の技術分野、特にバナジウム窒素合金の調製方法に関する。
バナジウム窒素合金は新しい合金添加物であり、フェロバナジンの代わりにマイクロ合金鋼の生産に用いられる。窒化バナジウムは鋼に添加されると鋼の強さ、じん性、延性及び耐熱疲労性など総合的機械性能を向上させることができる上、鋼に良好な溶接可能性があるようにさせることもできる。同じ強さに達する場合、窒化バナジウムの添加によりバナジウムの添加量を30〜40%削減できるので、コストダウンにつながる。
従来、バナジウム窒素合金の生産方法と機器は主に2種類がある。その一は突き出し板窯で連続してバナジウム窒素合金を生産する方法である。当該方法は機器関係の投資が巨大であり、電力損耗量が多く、その場でON/OFFできなく、冷却でも修理でも加熱でも1ヶ月程度必要であり、1年間に8ヶ月しか稼動できなく、効率が低い。その2は中周波数誘導加熱を利用した立て窯である。例えば、中国発明特許請求書（請求番号：200710071142.7、請求日：2007-09-20）に開示したバナジウム窒素合金の調製方法及び機器。当該方法は五酸化二バナジウム又は三酸化二バナジウム、炭素製触媒又は石墨を原料として、球状のものに作り、中周波数誘導加熱炉に入れて、窒素雰囲気10M3/1Hで1350℃±100℃に上がり、2.5〜3.5Hに還元してバナジウム窒素合金を調製する。実際に、当該方法によりずっと連続して生産できない。焼結されてからバナジウム窒素合金のすべての原料が粘着するので、自動的に収納用仕切りに入ることができなく、工程が連続できなく、間欠的生産となり、原料を入れるごとに加熱・冷却のプロセスを繰り返さなければいけなく、生産コストが高く、エネルギー消費量が多く、効率が低い。
前記の課題を解決するために、本発明は目的が連続して入れたり、吐出したりすることができ、大いに生産コストを削減し、生産効率を向上することができる、焼結されたバナジウム窒素合金のボール同士の粘着と酸化を防止可能な、バナジウム窒素合金の調製方法を提供することにある。
前記の目的に達成するために、本発明は次のソリューションにする。
バナジウム窒素合金の調製方法は次のステップを含む。
(1) 五酸化二バナジウム又は三酸化二バナジウムであるバナジウム化合物100重量部、粘着剤3〜8重量部及び炭素質還元剤15〜30重量部を混合させて直径30〜60mmの原料ボールに作り、原料ボールを自然的に乾燥させる。
(2)原料ボールと粒状炭素還元剤30〜100重量部を混合させて6〜8時間ごとに1回中周波数誘導加熱炉の立て窯に入れて、高純度窒素を入れる。炉内を微小正圧0.01〜0.03MPaを保ち、乾燥温度100〜600℃で乾燥させ、炭素化・窒素化温度900〜1350℃で炭素化・窒素化させ、100℃以下に冷却してからバナジウム窒素合金を排出する。
前記ステップ（１）で混合する炭素質還元剤を石墨粉、炭素粉の1種又は複数にすることは望ましい。
前記の粒状炭素還元剤を粒状活性炭、古炭棒、良質の石墨加炭材の1種又は複数にすることは望ましい。更に、前記の粒状活性炭の粒径が2〜10mmであることは望ましい。
本発明の前記のソリューションによれば、原料を入れる時に粒状の炭素還元剤を入れ、原料ボールがそれぞれ粒状炭素還元剤に隔てられるので、伝熱性が向上し、加熱が更に速くなり、電力代を削減する。焼結された原料ボールがそれぞれ隔てられていて、連続して入れたり、吐出したりすることができるので、大いに生産コストを削減し、生産効率を向上する。
次に本発明の実施の形態について説明する。
98%粉状五酸化二バナジウム100kg、100メッシュの石墨粉22kg及び粘着材6kgを均一的に混合させてから、高圧ボールマシンで直径50mm±0.5mm程度のブロックに作り、自然的に3〜5日に乾燥させてから使用する。乾燥した原料ボールと粒径2〜4mm粒状活性炭80kgを混合させてから自動供給機構で中周波数誘導加熱炉に入れて、上部炉で予熱してから中部中周波数誘導加熱窯に入れて加熱し、同時に冷却部から14M3/hで99.999%の窒素ガスを入れる。中部炉にある原料は温度が赤外線温度計で測定して1200℃ ±100℃にある。4時間に反応させ、原料が自動的に収納用仕切り冷却室に入るようにして、冷却室で治具を付けて水で冷却する。最後に自動吐出しシステムで吐出しを行う。4時間ごとに自動供給システムから原料ボールと粒状活性炭を入れる。2回目に供給上部炉体が400〜650℃で連続して生産し、バナジウム窒素合金V:77.8%,N:14.5%,C:2.4%を取得できる。
98%粉状三酸化二バナジウム100kg100メッシュの石墨粉20kg及び粘着材4kgを均一的に混合させてから、高圧ボールマシンで直径50mm±0.5mm程度のブロックに作り、自然的に3〜5日に乾燥させてから使用する。乾燥した原料ボール及び粒径4〜8mm粒状活性炭50kgを混合させてから自動供給機構で中周波数誘導加熱炉に入れて、上部炉で予熱してから中部中周波数誘導加熱炉入れて加熱する同時に、冷却部から8M3/hで99.999%の窒素ガスを入れて、中部炉にある原料温度赤外線温度計で測定して1200℃ ±100℃にある。3.5時間に反応させ、原料が自動的に収納用仕切り冷却室に入るようにさせ、冷却室治具を付けて水で冷却する。最後に自動吐出しシステムで吐出す
3.5時間ごとに、自動供給システムから原料ボールと粒状活性炭を入れる。2回目に供給上部炉体の温度600〜750℃で連続して生産して、バナジウム窒素合金V:78.8%,N:16.5%,C:1.4%を取得できる。

Claims (4)

  1. 次のステップを含むことを特徴とするバナジウム窒素合金の調製方法、
    (1) 五酸化二バナジウム又は三酸化二バナジウムであるバナジウム化合物100重量部、粘着剤3〜8重量部及び炭素質還元剤15〜30重量部を混合させて直径30〜60mmの原料ボールに作り、原料ボールを自然的に乾燥させ、
    (2)原料ボールと粒状炭素還元剤30〜100重量部を混合させてから6〜8時間ごとに1回中周波数誘導加熱炉の立て窯に入れて、高純度窒素を入れ、炉内を微小正圧0.01〜0.03MPaに保ち、乾燥温度100〜600℃で乾燥させ、炭素化・窒素化温度900〜1350℃で炭素化・窒素化させ、100℃以下に冷却してからバナジウム窒素合金を排出する。
  2. 前記ステップ（１）で混合する炭素質還元剤を石墨粉、炭粉の1種又は複数にすることを特徴とする請求項1に記載のバナジウム窒素合金の調製方法。
  3. 粒状炭素還元剤を粒状活性炭、古炭棒、良質の石墨加炭材の1種又は複数にすることを特徴とする請求項1に記載のバナジウム窒素合金の調製方法。
  4. 粒状炭素還元剤の粒径が2〜10mmであることを特徴とする請求項1又は3に記載のバナジウム窒素合金の調製方法。
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