高氮硅钒铁合金及其生产方法技术

本发明专利技术属于冶金技术领域，具体涉及一种高氮硅钒铁合金的制备方法。针对现有制备高氮硅钒铁合金的方法工艺繁琐、成本高等问题，本发明专利技术提供一种高氮硅钒铁合金的制备方法，包括以下步骤：a、将8～16重量份片钒、50～60重量份二氧化硅、20～30重量份鳞片石墨、0.8～1.6重量份铁系烧结助剂和0.8～2重量份液相诱导剂粉碎后，混合均匀；b、将所得的混合均匀后的物料压制成型，制得料球；c、将所得的料球于400～1520℃下与氮气反应后，出炉，冷却，制得高氮硅钒铁合金。本方法工艺简单，投入成本低，仅通过改变原料组成、温度制度、气氛制度和尾端控冷工艺，即可生产氮含量更高硅钒铁合金，具有重要的经济效益。

High Nitrogen Silicon-Vanadium-Iron Alloy and Its Production Method

【技术实现步骤摘要】
高氮硅钒铁合金及其生产方法
本专利技术涉及合金生产设备
，具体为一种高氮硅钒铁合金及其生产方法。
技术介绍
钢铁产业近年来最重要的技术进步是钢铁材料微合金化技术的开发与推广应用。常用的微合金化元素有铌、钒、钛等。它们通常以碳化物或者氮化物的形式加入，从经济的角度来看，也有采用直接加入硅钒铁合金或者氮化硅钒铁合金的。大量钒氮微合金化钢铁工业规模应用表明：只有钒在钢材中以有效的化合态(氮化钒)存在时，才可以最大限度地改善钢材的机械性能，其根本原因是氮化钒在钢材的形成过程中经历了溶解、析出的过程，从而实现了对钢材晶粒的细化、强化作用。因此，改善钢材中钒的存在形态，提高钢材中氮化钒的数量对改善钢材的性能具有重要的作用，故增加钢材中的氮含量具有重要的作用。钢材中增加氮含量比较理想的方式是向钢液中添加氮化物，如果能够添加富含氮的微合金氮化物则最好。从富氮的角度来看，氮化硅是不错的选择，其氮含量的理论值达到了40％；从微合金化元素的角度来看，氮化钒、氮化钒铁等都是不错的选择，但它们最大的问题是富氮程度不足，而钒氮合金则相对较差，除了富氮程度不足之外，还存在表观密度低、氧含量较高、氮含量不稳定等问题。鉴于此，如果能够把氮化钒铁与氮化硅的优点结合起来，实现富氮程度高、表观密度大的有机结合，则是最佳的选择。因此，冶金学家开发出了氮化硅钒铁。但现有的氮化硅钒铁由于生产工艺或者原料选择等，都存在一些不足；钒铁的生产方法很多，但总体来看无非是硅热法与铝热法两种，铝热法的优点是产品含钒量高，缺点是将其中的硅含量当成杂质来控制，生产成本高；硅热法的缺点是产品钒含量较低，不能用于生产钒含量很高的钒铁，但它的最大优点是生产成本低；现用的硅热法生产钒铁，由于其中第目标是为了生产含硅较低的钒铁，故需要用金属铝来部分替代硅作为还原剂，既增加了生产成本，也使过程控制复杂。如果生产的硅钒铁具有一定的硅含量，则生产过程可以配加过量的硅来实现，既可以最大限度的提高钒的回收率，也可以降低生产成本。中国专利技术专利ZL201110000948.3公开了一种氮化硅钒铁的生产方法，它利用氧化钒或者钒铁为原料，与硅铁进行煅烧反应制得氮化硅钒铁产品。利用氧化钒与硅铁煅烧反应在固态下进行，存在反应不彻底、富氮不足、残氧含量高、表观密度低、生产原料种类多等问题；利用钒铁与硅铁煅烧反应在固态下进行，依然存在前述的问题，但由于用钒铁为原料，与前者相比，产品质量可能稍好，但其生产成本更高。中国专利技术专利ZL201210433086.8公开了一种氮化硅钒铁的生产方法，它利用钒铁为原料，与硅铁进行煅烧反应制备氮化硅钒铁产品，但依然存在反应原料种类多、成分均应性差等问题，生产成本较高。综上所述，现有的方法工艺繁琐，新增的工艺设备在一定程度上加大了人力、物力消耗，大大提高了生产成本，给企业带来额外的竞争压力。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为：现有制备高氮硅钒铁合金的方法工艺繁琐、成本高等问题。本专利技术解决技术问题的技术方案为：提供一种高氮硅钒铁合金的制备方法。该方法包括以下步骤：a、混料将8～16重量份片钒、50～60重量份二氧化硅、20～30重量份鳞片石墨、0.8～1.6重量份铁系烧结助剂和0.8～2重量份液相诱导剂粉碎后，混合均匀；所述液相诱导剂为碳化钒、氮化钒或碳氮化钒中的至少一种；b、成型将步骤a所得的混合均匀后的物料压制成型，制成料球；c、煅烧将步骤b所得的料球于400～1520℃下与氮气反应后，出炉，冷却，制得高氮硅钒铁合金。其中，上述高氮硅钒铁合金的制备方法中，步骤a中所述的铁系烧结助剂为铁粉、三氧化二铁、四氧化三铁或氧化亚铁中的至少一种，优选为三氧化二铁与金属铁按重量比1﹕1混合而成的混合物。进一步的，上述高氮硅钒铁合金的制备方法中，步骤a中所述的铁系烧结助加入量为1.0～1.4份，优选加入量为1.2份。其中，上述高氮硅钒铁合金的制备方法中，步骤a中所述的片钒、二氧化硅、鳞片石墨、铁系烧结助剂和液相诱导剂粉碎后的粒度为过140目筛。其中，上述高氮硅钒铁合金的制备方法中，步骤a中所述的片钒为全钒含量52～56wt％的五氧化二钒，优选加入量为10～15份，最优为12份。其中，上述高氮硅钒铁合金的制备方法中，步骤a中所述的二氧化硅为全钒含量63～68wt％的二氧化硅。其中，上述高氮硅钒铁合金的制备方法中，步骤a中所述的鳞片石墨固定碳含量≥98％，挥发分含量≤1％。其中，上述高氮硅钒铁合金的制备方法中，步骤a中所述的混合时间为20～40min。进一步的，为了提高均匀及成型效果，步骤a中所述混合均匀后，再加入8～12重量份的水，混合20～40min。优选加入水9.5～10.5份，最优选为10份。其中，上述高氮硅钒铁合金的制备方法中，步骤b中采用对辊液压机压制成型，所述压制压力为6～9Mpa，料球重量为45～55g。其中，上述高氮硅钒铁合金的制备方法中，步骤c中所述的反应在氮气保护全自动双道推板窑进行，进一步的，所述推板窑的6、7、8温区温度分别为：1030±25℃，1150±25℃，1250±25℃。其中，上述高氮硅钒铁合金的制备方法中，步骤c中所述氮气氛双道推板窑中氮气流量≥140m3/h，氧含量为5～8ppm。进一步的，上述高氮硅钒铁合金的制备方法中，步骤c中所述氮气氛双道推板窑窑头、窑中和窑尾的压力分别为1.4～3.4，11.6～19.6和13.8～25.8Pa。进一步的，上述高氮硅钒铁合金的制备方法中，步骤c中所述氮气氛双道推板窑窑尾的氮分压≥99.2985kPa，温度≤1272℃。其中，上述高氮硅钒铁合金的制备方法中，步骤c中所述的冷却包括富氮冷却区冷却和强制冷却区冷却，分别采用“氮气冷却”、“氮气+水冷却”的方式进行，冷却至温度300～450℃。其中，上述高氮硅钒铁合金的制备方法中，步骤c中所述的高氮硅钒铁合金是指氮含量≥16wt％的硅钒铁合金。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供了一种混合氧化钒原料制备高氮硅钒铁合金的方法，采用低密度二氧化硅，配合加入五氧化二钒，在铁系烧结助剂、鳞片石墨和液相诱导剂的共同作用下，降低碳热还原反应吉布斯自由能，促进渗氮脱氧过程，促进碳化反应的反应温度前移，通过升高碳化段反应温度可有效促进碳氮化过程的耦合，加快反应速度及渗氮反应的进程，进而增大产物氮含量，制备得到氮含量高的硅钒铁合金。本专利技术方法工艺过程简单，原料易得，成本低廉，具有重要的经济效益。具体实施方式本专利技术提供一种高氮硅钒铁合金的制备方法，包括以下步骤：a、混料将8～16重量份片钒、50～60重量份二氧化硅、20～30重量份鳞片石墨、0.8～1.6重量份铁系烧结助剂和0.8～2重量份液相诱导剂粉碎后，混合均匀；所述液相诱导剂为碳化钒、氮化钒或碳氮化钒中的至少一种；b、成型将步骤a所得的混合均匀后的物料压制成型，制成料球；c、煅烧将步骤b所得的料球于400～1520℃下与氮气反应后，出炉，冷却，制得高氮硅钒铁合金。其中，上述高氮硅钒铁合金的制备方法中，步骤a中所述的铁系烧结助剂为铁粉、三氧化二铁、四氧化三铁或氧化亚铁中的至少一种，优选为三氧化二铁与金属铁按重量比1﹕1混合而成的混合物。进一步的，上述高氮硅钒铁合金的制备方法中，步骤a中所述的铁系烧结助加入量为1.0～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高氮硅钒铁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、混料将8～16重量份钛、50～60重量份二氧化硅、20～30重量份鳞片石墨、0.8～1.6重量份铁系烧结助剂和0.8～2重量份液相诱导剂粉碎后，混合均匀；所述液相诱导剂为碳化钒、氮化钒或碳氮化钒中的至少一种；b、成型将步骤a所得的混合均匀后的物料压制成型，制成料球；c、煅烧将步骤b所得的料球于400～1520℃下与氮气反应后，出炉，冷却，制得高氮硅钒铁合金。

【技术特征摘要】
1.一种高氮硅钒铁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、混料将8～16重量份钛、50～60重量份二氧化硅、20～30重量份鳞片石墨、0.8～1.6重量份铁系烧结助剂和0.8～2重量份液相诱导剂粉碎后，混合均匀；所述液相诱导剂为碳化钒、氮化钒或碳氮化钒中的至少一种；b、成型将步骤a所得的混合均匀后的物料压制成型，制成料球；c、煅烧将步骤b所得的料球于400～1520℃下与氮气反应后，出炉，冷却，制得高氮硅钒铁合金。2.根据权利要求1所述的高氮硅钒铁合金的制备方法，其特征在于：步骤a中所述的铁系烧结助剂为铁、三氧化二铁、四氧化三铁或氧化亚铁中的至少一种。3.根据权利要求1所述的高氮硅钒铁合金的制备方法，其特征在于：步骤a中所述的铁系烧结助剂为三氧化二铁与铁按重量比1﹕1混合而成的混合物。4.根据权利要求1所述的高氮硅钒铁合金的制备方法，其特征在于：步骤a中所述的片钒、二氧化硅、鳞片石墨、铁系烧结助剂和液相诱导剂粉碎后粒度为过140目筛。5.根据权利要求1所述的高氮硅钒铁合金的制备方法，其特征在于：步骤a中所述的片钒为全钒含量52～56wt％的五氧化二钒，所述的二氧化硅为全钒含量63～68wt％...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢世国，李香菊，
申请(专利权)人：河北诺凡新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13