推板窯法制備釩氮合金的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種推板窯法制備釩氮合金的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 釩氮合金是一種新型合金添加劑，可以替代釩鐵用于微合金化鋼的生產(chǎn)。氮化釩 添加于鋼中能提高鋼的強(qiáng)度、韌性、延展性及抗熱疲勞性等綜合機(jī)械性能，并使鋼具有良 好的可焊性。在達(dá)到相同強(qiáng)度下，添加氮化釩節(jié)約釩加入量30-40%，進(jìn)而降低了成本。目 前，能夠?qū)崿F(xiàn)氮化釩商業(yè)化生產(chǎn)的公司有兩家，一家為美國戰(zhàn)略礦物公司在南非的VAMETC0 公司，其生產(chǎn)方法也只是其專利方法一高溫真空非連續(xù)生產(chǎn)，該方法生產(chǎn)設(shè)備昂貴，工藝 復(fù)雜難于控制，并且美國一直對該技術(shù)采取封鎖政策；另一家為攀鋼研宄院，其生產(chǎn)方法 為是由五氧化二釩、碳粉、活性劑等原材料制成的坯件，在常壓、氮?dú)夥毡Ｗo(hù)下，經(jīng)1500~ 1800°C高溫狀態(tài)下，反應(yīng)生成釩氮合金。其關(guān)鍵工藝設(shè)備為連續(xù)式氣氛推板高溫爐，采用硅 鉬棒等電熱元件獲取熱源。其他生產(chǎn)方法都處于試驗(yàn)階段，無法達(dá)到大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種推板窯法制備釩氮合金 的方法，該方法可連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率顯著提高，能源利用率高、自動化程度高、合成速度 快、耗電量小、實(shí)現(xiàn)低排放。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案：該推板窯法制備釩氮合金的方法，其特 征在于：采用雙推板窯設(shè)備，所述雙推板窯的爐膛結(jié)構(gòu)包括窯腔、蓋板、側(cè)墻及軌道，所述窯 腔縱向依次設(shè)置有低溫段、過渡段、高溫段和冷卻段，所述低溫段有5個溫區(qū)，內(nèi)腔側(cè)墻、蓋 板及軌道均為石墨材質(zhì)；所述過渡段有4個溫區(qū)，其中，第三個溫區(qū)內(nèi)腔側(cè)墻和軌道采用高 純鎂磚、蓋板采用石墨材質(zhì)，第四個溫區(qū)內(nèi)腔側(cè)墻、蓋板及軌道均為石墨材質(zhì)；所述高溫段 設(shè)7個溫區(qū)；所述冷卻段分為自然冷卻區(qū)和強(qiáng)制冷卻區(qū)，高溫段和自然冷卻區(qū)的內(nèi)腔側(cè)墻、 蓋板及軌道均為石墨材質(zhì)，在低溫段的5個溫區(qū)和過渡段的最后一溫區(qū)以及高溫段的7個 溫區(qū)的側(cè)墻磚相應(yīng)位置上有加熱元件插孔，使加熱元件與窯腔隔離；過渡段的前三個溫區(qū) 的每塊側(cè)墻磚之間插入兩層石墨板，用插板來使加熱元件與窯腔隔離；窯腔分為3個獨(dú)立 通道，中間通道為爐料主通道，兩邊為加熱元件隔離腔通道，加熱元件與爐膛氣氛完全隔 離；使用該雙推板窯制備釩氮合金的方法： 以國標(biāo)V205及V203粉狀釩為原材料，將五氧化二釩磨細(xì)后，加入鐵粉、碳粉、粘結(jié)劑 混合均勻后制成球狀物，將球狀物送入雙推板窯內(nèi)，雙推板窯內(nèi)通入氮?dú)?，并使窯內(nèi)始終保 持微正壓，球狀物在窯內(nèi)進(jìn)行碳化和氮化反應(yīng)，氮化反應(yīng)的溫度為1350-1500°C，反應(yīng)時(shí)間 2~3. 5小時(shí)，碳化反應(yīng)的溫度為1000 -1150°C，反應(yīng)時(shí)間0. 5~1. 5小時(shí)，而后在氮?dú)鈿夥?下冷卻得到V:76~81%、N:10~21%、C:1~9%、Fe:1~2%，表觀密度不小于3. 5g/ cm3的釩氮合金產(chǎn)品，隨之逐漸冷卻至100°C以下出爐。
[0005] 采用上述技術(shù)方案的有益效果：該推板窯法制備釩氮合金的方法是將推板窯的自 動化生產(chǎn)能力與釩氮合金的反應(yīng)參數(shù)、生產(chǎn)工藝相結(jié)合，該方法更有利于原材料的充分反 應(yīng)，使合成反應(yīng)能在更短的時(shí)間、更低得溫度下進(jìn)行。物料球團(tuán)形式反應(yīng)，使產(chǎn)品更加純凈， 制備的反應(yīng)球團(tuán)的密度大，增大了同體積時(shí)窯爐的裝料量。推板窯溫區(qū)設(shè)定：因?yàn)橥瓢甯G的 恒溫特性，原有的釩氮合金生產(chǎn)工藝參數(shù)已經(jīng)不能使用，該推板窯新的溫區(qū)的布置，充分保 證了最佳的反應(yīng)參數(shù)。采用上述技術(shù)方案后，由于不使用真空設(shè)備，可降低設(shè)備投入，并簡 化操作流程，可連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率可顯著提高。該釩氮合金產(chǎn)品中含氮量超過16%，非常 適用于鋼鐵工業(yè)煉鋼要求。本技術(shù)方案在不同溫區(qū)具有不同的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)、選用合適的抗耐 腐蝕內(nèi)襯材料，達(dá)到了顯著提高雙推板窯及加熱元件使用壽命的目的，本方案可實(shí)現(xiàn)一步 法連續(xù)生產(chǎn)釩氮合金。
[0006] 主要技術(shù)指標(biāo) 該工藝生產(chǎn)的釩氮合金質(zhì)量符合國標(biāo)GB/T20567-2006。主要理化指標(biāo)如下: 合金釩_M^_In_ IlE 12 79% S 12% 9% 0. 10 0. ~ flE 16 178% 15? 16%|6°/〇 |〇. 10 |〇. 10
【具體實(shí)施方式】
[0007] 該推板窯法制備釩氮合金的方法，采用雙推板窯設(shè)備，雙推板窯的爐膛結(jié)構(gòu)包括 窯腔、蓋板、側(cè)墻及軌道。所述窯腔縱向依次設(shè)置有低溫段、過渡段、高溫段和冷卻段。其低 溫段有5個溫區(qū)即1~5溫區(qū)，內(nèi)腔側(cè)墻、蓋板及軌道均為石墨材質(zhì)；過渡段有4個溫區(qū)即 6~9溫區(qū)，其中6~8溫區(qū)內(nèi)腔側(cè)墻和軌道采用高純鎂磚、蓋板采用石墨材質(zhì)，9溫區(qū)內(nèi)腔 側(cè)墻、蓋板及軌道均為石墨材質(zhì)；高溫段設(shè)7個溫區(qū)即10~16溫區(qū)，冷卻段分為自然冷卻 區(qū)和強(qiáng)制冷卻區(qū)，高溫段和自然冷卻區(qū)的內(nèi)腔側(cè)墻、蓋板及軌道均為石墨材質(zhì)。在1~5溫 區(qū)和9~16溫區(qū)的側(cè)墻磚相應(yīng)位置上有加熱元件插孔，使加熱元件與窯腔隔離；6~8溫區(qū) 的每塊側(cè)墻磚之間插入兩層石墨板，用插板來使加熱元件與窯腔隔離；爐體內(nèi)腔分為3個 獨(dú)立通道，中間通道為爐料主通道即窯腔，兩邊為加熱元件隔離腔通道，加熱元件與爐膛氣 氛完全隔離。
[0008] 制備方法：主要以國標(biāo)V205及V203粉狀釩為原材料，是將五氧化二釩磨細(xì)后，加 入鐵粉、碳粉、粘結(jié)劑混合均勻后制成球狀物，將球狀物送入臥式雙推板窯內(nèi)，雙推板窯內(nèi) 通入氮?dú)?，并使窯內(nèi)始終保持微正壓，球狀物在窯內(nèi)進(jìn)行碳化和氮化反應(yīng)，氮化反應(yīng)的溫度 為1350-1500°C，反應(yīng)時(shí)間2~3. 5小時(shí)，碳化反應(yīng)的溫度為1000 -1150°C，反應(yīng)時(shí)間0. 5~ 1. 5小時(shí)，而后在氮?dú)鈿夥障吕鋮s得到V:76~81%、N:10~21%、C:1~9%、Fe:1~ 2%，表觀密度不小于3. 5g/cm3的釩氮合金產(chǎn)品。隨之逐漸冷卻至100°C以下出爐。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種推板窯法制備釩氮合金的方法，其特征在于：采用雙推板窯設(shè)備，所述雙推板 窯的爐膛結(jié)構(gòu)包括窯腔、蓋板、側(cè)墻及軌道，所述窯腔縱向依次設(shè)置有低溫段、過渡段、高溫 段和冷卻段，所述低溫段有5個溫區(qū)，內(nèi)腔側(cè)墻、蓋板及軌道均為石墨材質(zhì)；所述過渡段有 4個溫區(qū)，其中，第三個溫區(qū)內(nèi)腔側(cè)墻和軌道采用高純鎂磚、蓋板采用石墨材質(zhì)，第四個溫區(qū) 內(nèi)腔側(cè)墻、蓋板及軌道均為石墨材質(zhì)；所述高溫段設(shè)7個溫區(qū)；所述冷卻段分為自然冷卻區(qū) 和強(qiáng)制冷卻區(qū)，高溫段和自然冷卻區(qū)的內(nèi)腔側(cè)墻、蓋板及軌道均為石墨材質(zhì)，在低溫段的5 個溫區(qū)和過渡段的最后一溫區(qū)以及高溫段的7個溫區(qū)的側(cè)墻磚相應(yīng)位置上有加熱元件插 孔，使加熱元件與窯腔隔離；過渡段的前三個溫區(qū)的每塊側(cè)墻磚之間插入兩層石墨板，用插 板來使加熱元件與窯腔隔離；窯腔分為3個獨(dú)立通道，中間通道為爐料主通道，兩邊為加熱 元件隔離腔通道，加熱元件與爐膛氣氛完全隔離；使用該雙推板窯制備釩氮合金的方法： 以國標(biāo)V205及V203粉狀釩為原材料，將五氧化二釩磨細(xì)后，加入鐵粉、碳粉、粘結(jié)劑混合均 勻后制成球狀物，將球狀物送入雙推板窯內(nèi)，雙推板窯內(nèi)通入氮?dú)?，并使窯內(nèi)始終保持微正 壓，球狀物在窯內(nèi)進(jìn)行碳化和氮化反應(yīng)，氮化反應(yīng)的溫度為1350-1500°C，反應(yīng)時(shí)間2~3. 5 小時(shí)，碳化反應(yīng)的溫度為1000 -1150°C，反應(yīng)時(shí)間0. 5~1. 5小時(shí)，而后在氮?dú)鈿夥障吕鋮s 得到V:76~81%、N:10~21%、C:1~9%、Fe:l~2%，表觀密度不小于3.5g/cm3的 釩氮合金產(chǎn)品，隨之逐漸冷卻至l〇〇°C以下出爐。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種推板窯法制備釩氮合金的方法，采用雙推板窯設(shè)備，所述雙推板窯的爐膛結(jié)構(gòu)包括窯腔、蓋板、側(cè)墻及軌道，所述窯腔縱向依次設(shè)置有低溫段、過渡段、高溫段和冷卻段，所述低溫段有5個溫區(qū)，所述過渡段有4個溫區(qū)，所述高溫段設(shè)7個溫區(qū)；所述冷卻段分為自然冷卻區(qū)和強(qiáng)制冷卻區(qū)，在溫區(qū)的側(cè)墻磚相應(yīng)位置上有加熱元件插孔，使加熱元件與窯腔隔離；使用該雙推板窯制備釩氮合金的方法：將原料混合均勻后制成球狀物，將球狀物送入雙推板窯內(nèi)，通入氮?dú)?，使窯內(nèi)始終保持微正壓，球狀物在窯內(nèi)進(jìn)行碳化和氮化反應(yīng)，在氮?dú)鈿夥障吕鋮s得到釩氮合金產(chǎn)品，逐漸冷卻出爐?？山档驮O(shè)備投入，并簡化操作流程，可連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率可顯著提高。
【IPC分類】C22C1-10, C22C27-02, F27B9-12
【公開號】CN104789843
【申請?zhí)枴緾N201510106114
【發(fā)明人】石民安, 石文安, 石拓, 何靜宇
【申請人】西峽縣中嘉合金材料有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年3月12日