[发明专利]一种以五氧化二钒和氧化铁制备氮化钒合金的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，更具体地，涉及一种以五氧化二钒和氧化铁制备氮化钒合金的方法。

背景技术

氮化钒，别名钒氮合金，是目前比较高端的冶金技术，只有中国和美国两个国家可以生产，且可以生产的企业并不多。

钒氮合金是一种新型合金添加剂，可以替代钒铁用于微合金化钢的生产。氮化钒添加于钢中能提高钢的强度、韧性、延展性及抗热疲劳性等综合机械性能，并使钢具有良好的可焊性。在达到相同强度下，添加氮化钒可节约钒加入量30-40％，进而降低了成本。

以建筑业为例，使用钒氮合金化技术生产的新三级钢筋，因其强度提高，不仅增强了建筑物的安全性、抗震性，而且还可以比使用二级钢筋节省10％～15％的钢材。仅此一项，我国每年就可少用钢筋约750万吨，相应少开采铁精矿约1240万吨，节约煤炭660万吨，节约相关辅助原料330万吨，同时大量减少了二氧化碳和二氧化硫等废气的排放，收到资源节约和环境保护的双重效益。钒氮合金可用于结构钢，工具钢，管道钢，钢筋及铸铁中。钒氮合金应用于高强度低合金钢中可同时进行有效的钒、氮微合金化，促进钢中碳、钒、氮化合物的析出，更有效的发挥沉降强化和细化晶粒作用。钒氮合金特点：钒氮合金比钒铁具有更有效的强化和细化晶粒作用，使用钒氮合金能节约钒添加量，相同强度条件下钒氮合金与钒铁相比可节约20-40％的钒。使用钒氮合金更有利于钒、氮收得率稳定，减少钢的性能波动。使用钒氮合金特别的方便，损耗少。采用高强度防潮包装，可直接入炉。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中制备氮化钒必须在真空下操作、流程复杂，不易于操作的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种以五氧化二钒和氧化铁制备氮化钒合金的方法，该方法包括以下步骤：

(1)将五氧化二钒、活性炭、氧化铁与水混合，制成混合物；

(2)将步骤(1)所得混合物置于伴有惰性气体的保护的加热炉中加热，并保温；

(3)将步骤(2)中的混合物继续加热升温并保温；

(4)将步骤(3)中的混合物进行冷却，得到初级氮化钒；

(5)将初级氮化钒破碎，加入聚乙二醇，混合搅拌，压制成球后得到氮化钒合金。

本发明步骤(1)中，所述五氧化二钒、活性炭、氧化铁与水的重量比为100：10-35：5-10：2-6。

作为本发明优选的实施方式，所述五氧化二钒为粉状。

作为本发明优选的实施方式，步骤(1)中，所述五氧化二钒、活性炭、氧化铁与水的重量比为100：25-35：5-10：4-6。

作为本发明优选的实施方式，所述惰性气体为氮气。

本发明步骤(2)中，加热温度为580-600℃，优选为590-600℃，最优为600℃。

本发明步骤(2)中，保温时间优选为0.5-3h。

本发明步骤(3)中，保温的温度优选为1000-1200℃。

本发明步骤(4)中，冷却的温度优选为10-40℃。

本发明步骤(5)中，压制成球的压力优选为15-20Mpa。

本发明的有益效果：

(1)本发明采用的原料价格低廉，易于获得。

(2)本发明所述方法流程简单，易于操作，便于大规模推广，显著提高劳动生产率。

(3)本发明反应温度低，能耗低。

(4)本发明在非真空条件下进行，设备简单、稳定性强、设备投入少。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

实施例1：

一种以五氧化二钒和氧化铁制备氮化钒合金的方法，该方法包括以下步骤：

(1)将粉状的五氧化二钒、活性炭、氧化铁与水混合，制成混合物；

(2)将步骤(1)所得混合物置于伴有氮气的保护的加热炉中加热，并保温；

(3)将步骤(2)中的混合物继续加热升温并保温；

(4)将步骤(3)中的混合物进行冷却，得到初级氮化钒；

(5)将初级氮化钒破碎，加入聚乙二醇，混合搅拌，压制成球后得到氮化钒合金。