[发明专利]一种高氮钒氮合金VN18及其生产方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种钒氮合金及其生产方法，具体适用于含钒钢材生产时所添加的含钒合金的生产。

背景技术

目前生产含钒钢材时，通常使用添加含钒合金的方法来实现，为了减少钒的添加量，改善钢材的强、硬、韧性能，含钒合金以钒氮合金的形式添加为最好，因此，钢材生产对优质钒氮合金，特别是高氮钒氮合金的需求日益增加。目前，虽然钒氮合金的生产方法很多，例如真空法，常压氮化法等，且生产都已达到了较高的水平，但其都存在产量较低、质量不稳定等问题，为了提高钒氮合金的产品质量、降低生产成本，急需一种优质、经济的钒氮合金的生产方法。

据相关报道，目前国内较为先进的钒氮合金生产方法，是将五氧化二钒磨细后，加入铁粉、碳粉、粘结剂混合均匀后制成球状物，将球状物送入卧式推板窑内，推板窑内通入氮气，并使窑内始终保持微正压，球状物在窑内进行碳化和氮化反应，碳化反应的温度为1500～1600℃，反应时间4.5小时，氮化反应的温度1250～1350℃，反应时间0.5～1.5小时，逐渐冷却至100℃以下出炉。虽然该发明不使用真空设备，可降低设备投入，并简化操作流程，提高生产效率，但其质量较差，尤其是氮含量不高，很难超过15%，钒的收率较低，最多不超过98%，而且生产成本较高、产品质量不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高氮钒氮合金VN18及其生产方法，解决现有技术中存在的质量较差、氮含量低、生产成本较高、产品质量不稳定的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种高氮钒氮合金VN18，所述高氮钒氮合金VN18由重量比为70～80：15～25：4～6：0.5～2：0.2～1：0.6～0.8：2～6的氧化钒、碳粉、催化剂、引导剂、固氮剂、増密剂、粘结剂组成。

进一步地，所述氧化钒和碳粉研磨后的粒径为-200目。

再进一步地，所述氧化钒选用片状五氧化二钒、粉状五氧化二钒、粉状三氧化二钒、粉状四氧化二钒中的一种或多种。

更进一步地，所述碳粉选用碳黑粉、木炭粉、石墨电极、石墨粉中的一种或多种。

另外，所述催化剂选用氧化铁粉、铁粉、钒铁粉末、金属钒粉末的一种或多种；同时也可选用二次还原铁粉。

此外，所述引导剂为钒酸铵、碳酸铵、硫酸铵、氯化铵中的一种或多种。所述固氮剂为氟化钙、碳酸钙、氯化钙中的一种或多种，所述增密剂为硫酸亚铁铵，所述粘结剂为聚乙烯醇、水玻璃、木薯粉、面粉的一种或多种。

上述一种高氮钒氮合金VN18的生产方法，包括以下步骤：

（1）将氧化钒与碳粉进行研磨活化处理，研磨时间2h以上，然后加入催化剂、引导剂、固氮剂、増密剂及粘结剂进行混合，得到均匀的混合料；

（2）将混合料在80℃的环境中放置12h，再将其压制成块状坯料，然后将坯料放置于通风处进行时效处理，处理时间为一周；

（3）将时效处理后的坯料用石墨坩埚装好，先进煅烧窑的副窑中进行烘干至水分小于1%，然后将坯料从副窑进入主窑，此时向主窑中通入氮气确保0.15～0.28kg/cm²的微正压，在主窑中坯料依次经过还原阶段、脱氧碳化阶段、蓬松阶段、氮化阶段与冷却阶段后出炉，最终得到含氮量为16～20%、含钒量为77～78%的钒氮合金产品。

进一步地，所述步骤（3）中坯料在副窑中烘干条件为温度保持在200～300℃，时间为10h；在主窑中预还原阶段的温度为650～750℃，脱氧碳化阶段温度为1500～1600℃，蓬松阶段温度为1600～1700℃，氧化阶段温度为1280～1400℃，冷却阶段为水冷到不超过100℃出炉。

再进一步地，所述步骤（3）中煅烧窑的加热方式是通过电阻丝、硅碳棒或硅钼棒进行加热，所通入氮气的纯度为99.999%。

本发明具有以下优点及有益效果：