專利名稱：一種氮化釩鐵合金的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氮化釩鐵合金的生產(chǎn)方法，屬于化工冶金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氮化釩與釩鐵一樣是重要的釩合金添加劑，將其加入鋼中，能提高鋼的耐磨性、韌性、強(qiáng)度、硬度、延展性及抗疲勞性等綜合機(jī)械性能，并使鋼具有良好的焊接性能，且氮化釩合金較之釩鐵，可節(jié)約20-40%的釩，降低生產(chǎn)成本。使用氮化釩鐵兼有氮化釩和釩鐵的優(yōu)點(diǎn)，釩收率高于使用釩鐵合金化或氮化釩合金化，且使用氮化釩鐵合金，釩的用量較低，鋼的強(qiáng)韌性較高，有很好的應(yīng)用前景。目前，國(guó)內(nèi)外制取含氮合金的方法有釩鐵的高溫熔體的液態(tài)滲氮和釩鐵粉的固態(tài)滲氮，還有在燒結(jié)過(guò)程中滲氮的自擴(kuò)散高溫合成燒結(jié)法即CBC法。液態(tài)滲氮，是將電爐內(nèi)冶煉的合格釩鐵熔體放入帶有底氣孔磚的鋼包中，同時(shí)通入氮?dú)膺M(jìn)行液態(tài)滲氮，制得氮化釩鐵，優(yōu)點(diǎn)是工藝方法和設(shè)備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，但不足之處是產(chǎn)品的氮含量較低，平均為1%_1.2%。固態(tài)滲氮是采用較多的一種方法。如采用含釩37%-50%的釩鐵粉進(jìn)行固態(tài)滲氮，得到含釩37%-38%、含氮5. 0%-6. 6%的氮化釩鐵。1983年錦州鐵合金廠使用50釩鐵粉進(jìn)行固態(tài)滲氮，得到含釩44%-47%、含氮6%-9%的氮化釩鐵。1984年，張顯鵬等人在實(shí)驗(yàn)室條件下用含釩43%的釩鐵在不同條件下進(jìn)行固態(tài)滲氮，實(shí)驗(yàn)表明在較高的溫度下，氮化釩鐵的含氮量超過(guò)8%。1990年穆洪波等人用含釩78. 45%-78. 51%的釩鈦進(jìn)行固態(tài)滲氮，得到含釩66%-67%，含氮6%-8%的氮化釩鐵。以上傳統(tǒng)氮化釩鐵的制備方法中，釩的有效收率低、生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜、周期長(zhǎng)、成本高、設(shè)備的一次性投入大，難以工業(yè)化應(yīng)用。專利號(hào)為CN200510031680. 4的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)，公開(kāi)一種氮化釩鐵合金及其制備方法，將粉末狀釩化合物、碳質(zhì)還原劑、鐵粉混合后加入粘結(jié)劑，壓塊，烘干后放入通保護(hù)氣氛冶金爐中進(jìn)行碳熱還原、滲氮及燒結(jié)反應(yīng)，得到氮化釩鐵合金。此種方法存在的問(wèn)題是生產(chǎn)氮化釩鐵合金，物料是以塊狀形式在爐內(nèi)進(jìn)行氮化反應(yīng)，影響了氮在物料內(nèi)的有效擴(kuò)散，能耗高；且生產(chǎn)為間歇式，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，生產(chǎn)效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種氮化釩鐵合金的生產(chǎn)方法，物料以粉體形式在制備爐內(nèi)完成反應(yīng)過(guò)程，所需反應(yīng)溫度低，節(jié)約能源，生產(chǎn)成本低，連續(xù)進(jìn)出料，更適合于工業(yè)大批量生產(chǎn)。制備的氮化釩鐵產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，原料以粉末狀形式滲氮，避免壓塊成型，釩收率高，解決背景技術(shù)存在的上述問(wèn)題。本發(fā)明技術(shù)方案是
一種氮化釩鐵合金的生產(chǎn)方法，包含如下步驟①原料進(jìn)入球磨破碎細(xì)磨將細(xì)磨后的粉狀物料放入涂有防粘劑的反應(yīng)容器內(nèi)，然后將裝有粉狀物料的反應(yīng)容器送入制備爐；③爐內(nèi)通入反應(yīng)氣體，制備爐加熱，粉狀物料在制備爐內(nèi)進(jìn)行滲氮和燒結(jié)反應(yīng)；④氮?dú)?保護(hù)下出爐冷卻，得到氮化釩鐵合金。
所述的原料可以全部為釩鐵合金，也可以為兩種以上混合的原料，稱為混合原料?；旌显戏譃槿缦聝煞N情況1、釩鐵合金、釩的氧化物、碳質(zhì)還原劑的組合，相互之間的質(zhì)量百分比分別為50%-70%、8%-21%、20%-35% ;2、釩的氧化物、碳質(zhì)還原劑和鐵粉三種組合，相互之間的質(zhì)量百分比分別是60%-85%、7%-20%、6%-25%。所述的釩鐵合金為50釩鐵、60釩鐵、80釩鐵中的一種或幾種組合；釩的氧化物為
多釩酸銨、偏釩酸銨、五氧化二釩、三氧化二釩中的一種或幾種，碳質(zhì)還原劑為石墨粉、焦煤粉、石墨電極粉、炭黑中的一種或幾種組合。
所述原料進(jìn)入球磨破碎細(xì)磨，球磨粉碎后粒徑為20-200目。所述反應(yīng)容器內(nèi)涂的防粘劑為石灰粉。所述的反應(yīng)容器為石墨料罐或陶瓷料罐。所述的制備爐為推板窯或隧道窯，在推板窯或隧道窯內(nèi)設(shè)置低溫、中溫和高溫區(qū)，低溫區(qū)溫度為500-850°C，中溫區(qū)溫度為850-1200°C，高溫區(qū)溫度為1200-1500°C。物料進(jìn)入制備爐，反應(yīng)容器置于推板上，推進(jìn)方式采用液壓推進(jìn)，全自動(dòng)循環(huán)，PLC控制，可連續(xù)進(jìn)出制備爐。所述的物料在制備爐內(nèi)的時(shí)間為12-28小時(shí)。所述的反應(yīng)氣體為氮?dú)?。所述的氮?dú)飧G內(nèi)壓力為0. 3-0. 8MPa的微正壓，氣體流量210-250m3/ 小時(shí)。所述得到氮化釩鐵合金的成分為V 42. 0% 72. 0%、N :8. 0% 15. 0%、C ( 2. 0%、
Si( 2. 0%、P^O. 1%、Al ( 2%、Mn ( 0. 5%。本發(fā)明的積極效果(I)原料以粉體形式在制備爐內(nèi)進(jìn)行預(yù)還原、碳化和滲氮反應(yīng)，無(wú)需壓塊成型，滲氮反應(yīng)速度更快；(2)原料在制備爐內(nèi)反應(yīng)速度快，所需反應(yīng)溫度低，能源消耗低；(3)工藝簡(jiǎn)單，原料的三個(gè)反應(yīng)在同一座設(shè)備爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)效率高；(4)連續(xù)進(jìn)出料，設(shè)備作業(yè)率和勞動(dòng)生產(chǎn)率高，更適合于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)；(5)所用的隧道窯或推板窯等加熱設(shè)備在常壓下工作，省去了真空設(shè)備；(6)原料以粉體形式完成反應(yīng)，無(wú)壓塊成型，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，釩收率高。


附圖I為本發(fā)明實(shí)施例一以釩鐵合金為原料制取氮化釩鐵的工藝流程示意圖； 附圖2為本發(fā)明實(shí)施例二以釩鐵合金、釩的氧化物、碳質(zhì)還原劑為原料制取氮化釩鐵
的工藝流程示意 附圖3為本發(fā)明實(shí)施例三以釩的氧化物、碳質(zhì)還原劑、鐵粉為原料制取氮化釩鐵的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例一
把含釩54. 2%的釩鐵合金粉末5000克混合進(jìn)入球磨，過(guò)80目篩網(wǎng)，混勻后的粉狀物料放入涂有石灰粉的石墨料罐內(nèi)，將石墨料罐置于推板窯的進(jìn)料倉(cāng)里，這樣物料由PLC控制，自動(dòng)進(jìn)出推板窯，在推板窯外部用電極加熱，內(nèi)部通入220m3/h的氮?dú)?，窯內(nèi)壓力保持在0. 6-0. 7MPa，進(jìn)行高溫滲氮和燒結(jié)反應(yīng)，粉狀物料進(jìn)窯28小時(shí)后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下自動(dòng)出爐冷卻，得到氮化釩鐵，其成分為V 43. 78%、N 9. 03%、C :1. 34%、Si :0. 99%、P :0. 071%、Al I. 35%、Mn 0. 29%o
實(shí)施例二
把含釩80. 2%的粉末4800克、釩的氧化物400克、石墨粉350克混合進(jìn)入球磨，過(guò)120目篩網(wǎng)，混勻后的粉狀物料放入涂有石灰粉的石墨料罐內(nèi)，將石墨料罐置于隧道窯的進(jìn)料倉(cāng)里，這樣物料由PLC控制，自動(dòng)進(jìn)出隧道窯，在隧道窯外部加熱，內(nèi)部通入240m3/h的氮?dú)猓G內(nèi)壓力保持在0. 7-0. 8MPa，進(jìn)行碳熱、滲氮和燒結(jié)反應(yīng)，粉狀物料進(jìn)窯16小時(shí)后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下自動(dòng)出爐冷卻，得到氮化釩鐵，其成分為V 70. 83%、N 13. 59%、C :1. 46%、Si I. 75%、P :0. 051%、Al :1. 60%、Mn :0. 42%。實(shí)施例三
把含釩63. 5%的釩的氧化物3860克、石墨粉550克、鐵粉1700克混合進(jìn)入球磨，過(guò)100目篩網(wǎng)，混勻后的粉狀物料放入涂有石灰粉的陶瓷料罐內(nèi)，將陶瓷料罐置于推板窯的進(jìn)料倉(cāng)里，這樣物料由PLC控制，自動(dòng)進(jìn)出推板窯，在推板窯外部加熱，內(nèi)部通入230m3/h的氮?dú)猓G內(nèi)壓力保持在0. 4-0. 5MPa，進(jìn)行碳熱、滲氮和燒結(jié)反應(yīng)，粉狀物料進(jìn)窯16小時(shí)后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下自動(dòng)出爐冷卻，得到氮化釩鐵，其成分為V 49. 28%、N 10. 46%、C :1. 78%、Si
I.02%、P 0. 049%、Al 0. 60%、Mn :0. 36%。
權(quán)利要求
1.一種氮化釩鐵合金的生產(chǎn)方法，其特征在于包含如下步驟①原料進(jìn)入球磨破碎細(xì)磨；②將細(xì)磨后的粉狀物料放入涂有防粘劑的反應(yīng)容器內(nèi)，然后將裝有粉狀物料的反應(yīng)容器送入制備爐；③爐內(nèi)通入反應(yīng)氣體，制備爐加熱，粉狀物料在制備爐內(nèi)進(jìn)行滲氮和燒結(jié)反應(yīng)氮?dú)獗Ｗo(hù)下出爐冷卻，得到氮化釩鐵合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種氮化釩鐵合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的原料全部為鑰;鐵合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種氮化釩鐵合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的原料為兩種以上混合的原料，稱為混合原料，混合原料分為如下兩種情況1、釩鐵合金、釩的氧化物、碳質(zhì)還原劑的組合，相互之間的質(zhì)量百分比分別為50%-70%、8%-21%、20%-35% ;2、釩的氧化物、碳質(zhì)還原劑和鐵粉三種組合，相互之間的質(zhì)量百分比分別是60%-85%、7%-20%、6%-25%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種氮化釩鐵合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的釩鐵合金為50I凡鐵、60 I凡鐵、80鑰;鐵中的一種或幾種組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種氮化釩鐵合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的釩鐵合金為50釩鐵、60釩鐵、80釩鐵中的一種或幾種組合；釩的氧化物為多釩酸銨、偏釩酸銨、五氧化二釩、三氧化二釩中的一種或幾種，碳質(zhì)還原劑為石墨粉、焦煤粉、石墨電極粉、炭黑中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述一種氮化釩鐵合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述原料進(jìn)入球磨破碎細(xì)磨，球磨粉碎后粒徑為20-200目；所述反應(yīng)容器內(nèi)涂的防粘劑為石灰粉；所述的反應(yīng)容器為石墨料罐或陶瓷料罐。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述一種氮化釩鐵合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的制備爐為推板窯或隧道窯，在推板窯或隧道窯內(nèi)設(shè)置低溫、中溫和高溫區(qū)，低溫區(qū)溫度為500-850°C，中溫區(qū)溫度為850-1200°C，高溫區(qū)溫度為1200-1500°C ； 根據(jù)權(quán)利要求5所述一種氮化釩鐵合金的生產(chǎn)方法，其特征在于物料進(jìn)入制備爐，反應(yīng)容器置于推板上，推進(jìn)方式采用液壓推進(jìn)，全自動(dòng)循環(huán)，PLC控制，可連續(xù)進(jìn)出制備爐。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述一種氮化釩鐵合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述物料在制備爐內(nèi)的時(shí)間為12-28小時(shí)；所述的反應(yīng)氣體為氮?dú)狻?br> 9.所述的氮?dú)飧G內(nèi)壓力為0.3-0. 8MPa的微正壓，氣體流量210_250m3 /小時(shí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述一種氮化釩鐵合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述得到氮化釩鐵合金的成分為V 42. 0% 72. 0%、N :8. 0% 15. 0%、C 彡 2. 0%、Si ( 2. 0%、P 彡 0. 1%、Al ( 2%、Mn ( 0. 5%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氮化釩鐵合金的生產(chǎn)方法，屬于化工冶金技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案是包含如下步驟①原料進(jìn)入球磨破碎細(xì)磨；②將細(xì)磨后的粉狀物料放入涂有防粘劑的反應(yīng)容器內(nèi)，然后將裝有粉狀物料的反應(yīng)容器送入制備爐；③爐內(nèi)通入反應(yīng)氣體，制備爐加熱，粉狀物料在制備爐內(nèi)進(jìn)行滲氮和燒結(jié)反應(yīng)；④氮?dú)獗Ｗo(hù)下出爐冷卻，得到氮化釩鐵合金。本發(fā)明的原料以粉體形式在制備爐內(nèi)進(jìn)行預(yù)還原、碳化和滲氮反應(yīng)，三個(gè)反應(yīng)在同一座設(shè)備爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)效率高，無(wú)需壓塊成型，加快滲氮反應(yīng)速度，所需反應(yīng)溫度低，能源消耗低；設(shè)備作業(yè)率和勞動(dòng)生產(chǎn)率高，更適合于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)；省去了真空設(shè)備，原料以粉體形式完成反應(yīng)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，釩收率高。
文檔編號(hào)C23C8/24GK102644015SQ20121010469
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者付美玲, 盧明亮, 盧永杰, 李東明, 李秀雷, 豆長(zhǎng)宏, 馬瑞峰 申請(qǐng)人:河北鋼鐵股份有限公司承德分公司