高效低成本钒氮合金制备关键工艺技术研究
Study on Key Technology of High Efficiency and Low Cost Vanadium Nitrogen Alloy Preparation
钒氮合金在钢中具有细晶/沉淀强化作用,可提升钢材综合性能,并降低生产成本.采用低品位含钒页岩提取的V2O5经碳热还原和氮化一步法制备氮化钒,既能提高钒资源的利用率,也为钢铁行业提供优质低廉的钒氮合金,对提升我国钒微合金化钢的市场竞争力具有重要的意义.因此,开发高效低成本氮化钒制备技术是钢铁行业面临的重要研究课题之一.分析研究了采用竖式感应炉两步法生产钒氮合金工艺,分析结果表明:生产的钒氮合金成分为V%=7476%、N%=1213%、C%=45%,质量较差,且生产成本较高.初步小试验结果表明,在实际反应温度约1400℃、原料粒度-100目、质量配比V2O5:C=100:30,一次性连续反应时间大于8小时,可得到V%≥77%、N%≥16%、C%=3%的钒氮合金产品.这证明采用碳热还原氮化一步法制备钒氮合金存在可行性.研究了V2O5碳热还原一步法制备钒氮合金热力学行为.钒氧化物碳热还原还原顺序为V2O577%、N%>16%);在钒氮合金终点成分中,N、C含量有明显的耦合关系,(N+C)总含量介于2021%;试验过程加入2%的Fe2O3可以提高产品的密度.针对原有竖式感应炉的特点,制定了V2O5碳热氮化一步法制备钒氮合金生产工艺方案.并对原有竖式感应炉进行改造升级,在V2O5/C/Fe2O3质量配比为100/29/2、原料粒度为-100目时,得到的钒氮合金终点V含量基本能在77%以上,90%产品终点N含量>14%,平均为14.76%,满足GB/T20567-2006对钒氮合金产品的要求.本研究成功打通了采用竖式感应炉V2O5碳热还原氮化一步法制备钒氮合金的工艺路线.每座竖式感应炉生产效率提高一倍以上;吨钒氮合金感应电耗约6400KWh,远低于两步法生产的19000KWh,生产成本大幅降低.
- 作者：
- 杨勇
- 学位授予单位：
- 钢铁研究总院
- 专业名称：
- 冶金物理化学
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2018年
- 导师姓名：
- 刘浏
- 中图分类号：
- TF702
- 关键词：
- V2O5；钒氮合金；一步法；碳热还原；氮化
- V2O5; vanadium nitrogen alloy; one-step method; carbon thermal reduction; nitriding;