本發(fā)明屬于鐵合金制備領(lǐng)域，具體涉及一種新型含釩煉鋼添加劑及其制備的方法。
背景技術(shù)：
1.我國是釩資源大國，擁有豐富的含釩頁巖資源，總蘊(yùn)藏量居世界首位。隨著我國鋼鐵行業(yè)的快速發(fā)展，對于高品質(zhì)鋼種的需求也日益提高。釩鐵，釩氮合金及氮化釩鐵是三種主要的冶煉高強(qiáng)度微合金鋼的添加劑。在達(dá)到相同強(qiáng)度下，添加氮化釩能夠有效地使用氮元素來優(yōu)化釩的析出狀態(tài)，增強(qiáng)析出強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化的作用，因此能夠優(yōu)化鋼的性能。并可節(jié)約釩加入量30-40％，進(jìn)而降低了成本。但是釩氮合金的密度較低，并且目前工業(yè)上使用的釩氮合金雜質(zhì)含量碳或者氧含量較高。氮化釩鐵雖然密度較高，但是釩和氮的品位較低，目前國標(biāo)中[gb/t30896-2014,氮化釩鐵]最高品位的氮化釩鐵為fev65n，氮含量為11％-15％。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種采用碳熱還原及氮化合成含釩煉鋼添加劑的方法，本發(fā)明以釩的氧化物、鐵的氧化物以及炭質(zhì)還原劑為主要原料，在推板窯中，通過一系列處理步驟，制備獲得含較低鐵含量的釩氮合金，成分為含釩65-78％，含氮16-20％,含鐵0-15％，碳0-2％，氧0-2％，產(chǎn)品中p、s、si、al、mn含量均處于極低的水平。該產(chǎn)品為致密塊狀，密度達(dá)到3.5-5.0g/cm3。另外，由于本方法直接利用釩氧化物為原料，不以釩鐵為原料，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種采用碳熱還原及氮化合成含釩煉鋼添加劑的方法，其特征在于添加劑成分為鐵含量小于15％的釩氮合金，主要元素含量為含釩65-78％，含氮16-20％,含鐵0-15％，碳0-2％，氧0-2％；制備方法以釩的氧化物、鐵的氧化物或鐵、粘結(jié)劑以及炭質(zhì)還原劑為主要原料，混勻壓塊后，將其放入充滿氮?dú)鈿夥盏母G爐中進(jìn)行高溫碳熱還原及氮化反應(yīng)，先后經(jīng)歷窯爐的預(yù)還原區(qū)、高溫碳熱還原氮化區(qū)和冷卻區(qū)三個反應(yīng)區(qū)域，制備含釩煉鋼添加劑。
進(jìn)一步地，所述制備氮化釩鐵的原料僅有釩的氧化物、鐵單質(zhì)或其氧化物、粘結(jié)劑以及炭質(zhì)還原劑，并無添加其他影響產(chǎn)品品質(zhì)的原料。其中釩的氧化物包括v2o3、v2o5和vo、偏釩酸銨和多釩酸銨；鐵的氧化物包括feo、fe2o3和fe3o4，氧化鐵皮；炭質(zhì)還原劑包括石墨、炭黑，活性炭、石油焦、焦炭及其它含碳還原劑；粘結(jié)劑包括面粉、聚乙烯醇、淀粉、纖維素、糖漿等。
進(jìn)一步地，所述制備氮化釩鐵的方法具體是：以釩的氧化物、鐵的氧化物以及炭質(zhì)還原劑為主要原料，將以上所述原料按一定比例混合并成型后，然后將其放入推板窯中，通入氮?dú)鈿夥?，?jīng)歷設(shè)備的3個反應(yīng)區(qū)域，制備獲得所述產(chǎn)品。所述預(yù)還原階段的溫度為600-650℃，所述高溫碳熱還原氮化區(qū)域的溫度為1500-1600℃。原料首先被推入預(yù)還原區(qū)反應(yīng)0.5--1.5h后，推至高溫碳熱還原氮化區(qū)反應(yīng)2.5--3.5h，當(dāng)達(dá)到反應(yīng)時間后，產(chǎn)品推入冷卻區(qū)降溫至常溫。
相對于釩氮合金，少量鐵的加入不僅能保持較高的釩和氮的含量，同時可起到粘結(jié)劑的作用，提高產(chǎn)品的致密度及密度。
相對于氮化釩鐵，本產(chǎn)品的釩和氮的含量較高，鐵的含量較低。國標(biāo)中氮化硅鐵中釩的含量一般小于65wt％，而本產(chǎn)品釩的含量在65wt％以上。
由于本產(chǎn)品直接以釩氧化物為原料，產(chǎn)品中p、s、si、al、mn含量均處于極低的水平，較以釩鐵為原料，本方法能夠從原料上減少這類雜質(zhì)元素的帶入。
本發(fā)明提出的新型含釩煉鋼添加劑，鐵含量較低(<15wt％)，釩和氮的含量較高。與釩氮合金比較，本產(chǎn)品由于鐵的加入，密度和致密度較高；與氮化釩鐵比較，本產(chǎn)品的釩和氮的品位較高。本發(fā)明直接采用釩的氧化物、鐵的氧化物或鐵、粘結(jié)劑以及炭質(zhì)還原劑為主要原料，混勻壓塊后，將其放入充滿氮?dú)鈿夥盏母G爐中進(jìn)行高溫碳熱還原及氮化反應(yīng)，為一種短流程制備技術(shù)，成本較低。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果：
(1)碳熱還原及氮化合成氮化釩鐵是在常壓下進(jìn)行的，成本低。
(2)本工藝的合成方法為以釩氧化物為原料的短流程方法，大大縮短了生產(chǎn)周期，從能源、設(shè)備、原料上大大降低了生產(chǎn)成本。
(3)本產(chǎn)品相比釩氮合金，鐵的加入起到粘結(jié)相的作用，可提高產(chǎn)品的密度和致密度，提高煉鋼過程中的收得率；相比于氮化釩鐵，較低的鐵含量可提高釩和氮的品位。
(4)本工藝主要以釩氧化物為原料，純度高，減少了生產(chǎn)過程中帶入的雜質(zhì)，產(chǎn)品中p、s、si、al、mn含量均處于極低的水平。
(5)本合成工藝可使用推板窯等設(shè)備，充分利用該設(shè)備優(yōu)點(diǎn)，反應(yīng)分為三個溫度區(qū)域，充分碳熱還原降低產(chǎn)品中碳含量和氧含量，提高產(chǎn)品的氮含量。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解，在下文對本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。
實(shí)施例1
本發(fā)明以v2o5、fe2o3和活性炭為原料，混勻，壓塊，將其放入推板窯中，充滿氮?dú)鈿夥眨紫葘K樣推送至650℃預(yù)還原區(qū)域，保溫2h，再推送至1600℃高溫碳熱還原區(qū)域，保溫3h最后將樣品推送至冷卻區(qū)冷卻。本實(shí)施例得到的產(chǎn)品中釩含量為70.2％，氮含量為16.28％，碳含量為1.54％，氧含量為0.82％，余量為鐵。
實(shí)施例2
本發(fā)明以v2o3、fe和石墨為原料，混勻，壓塊，將其放入推板窯中，充滿氮?dú)鈿夥?，直接將塊樣推送至1550℃高溫碳熱還原區(qū)域，保溫3h，最后將樣品推送至冷卻區(qū)冷卻。本實(shí)施例得到的產(chǎn)品中釩含量為74.56％，氮含量為17.5％，碳含量為0.43％，氧含量為1.98％，余量為鐵。
實(shí)施例3
本發(fā)明以nh4vo3、feo和石墨為原料，混勻，壓塊，將其放入推板窯中，充滿氮?dú)鈿夥?，首先將塊樣推送至650℃預(yù)還原區(qū)域，保溫2h，再推送至1500℃高溫碳熱還原區(qū)域，保溫3h，最后將樣品推送至冷卻區(qū)冷卻。本實(shí)施例得到產(chǎn)品中釩含量為75.76％，氮含量為17.7％，碳含量為0.05％，氧含量為1.48％，余量為鐵。