CN101519743A - 钒铬铝合金及其生产方法 - Google Patents

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本发明涉及钒铬铝合金及其生产方法，属于冶金领域。本发明所解决的技术问题是提供了一种生产成本较低的钒铬铝合金及其生产方法。本发明钒铬铝合金，其V、Cr、Al的重量百分含量分别为23.91～44.57％、9.00～25.71％、37.53～56.00％，余量为不可避免的杂质。本发明钒铬铝合金，不需要采用纯铬和纯钒为原料进行生产，生产成本较低，具有广阔的应用前景。

Description

钒铬铝合金及其生产方法
技术领域
本发明涉及钒铬铝合金及其生产方法，属于冶金领域。
背景技术
随着航空、航天、航海、核反应堆和钢铁工业的迅猛发展，各种高性能钛合金、铝合金及钒合金的应用越来越广泛，质量要求也越来越高。钒、铬、铝是这类合金的重要的强化元素，铬和铝可以增强钒合金的抗高温氧化和抗蠕变能力；铝在高铬铸铁的生产中有明显的脱氧和除气作用；钒可细化高铬铸铁的晶粒及改善其碳化物的形态分布。钒、铬、铝是生产阻燃钛合金、航空用钛合金、耐热钢和耐热铸铁的主要添加剂。
目前，生产含铬、铝的钒合金的方法主要有磁悬浮法和真空自耗电弧重熔法，生产含钒、铬、铝的钛合金的方法主要有真空电弧熔炼和真空气氛下的电子束冷床熔炼，生产含钒、铬的铝合金的方法主要是采用铸造或粉末冶金技术。上述方法都是采用纯金属或纯金属粉末为原料，在真空气氛下冶炼生产，原料成本较高，并且在真空气氛下冶炼时还存在金属的升华损失。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种生产成本较低的钒铬铝合金。
本发明钒铬铝合金，其V、Cr、Al的重量百分含量分别为23.91～44.57％、9.00～25.71％、37.53～56.00％，余量为不可避免的杂质。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种生产成本较低的钒铬铝合金的生产方法，该方法包括如下步骤：
a、将原料V2O5、Cr2O3、CaO和Al按重量配比0.7～1.2:0.2～0.4:0.2～1.7:1混合均匀；
b、用点火剂引发自还原反应；
c、自还原反应结束后，加热，保持熔融状态3.8～10.0min；
d、冷却，得到钒铬铝合金和炉渣，分离，即得钒铬铝合金。
进一步的，上述a步骤中的原料V2O5、Cr2O3、CaO和Al优选按重量配比0.945～1.071:0.315～0.353:0.325～1.574:1混合均匀。
为了节约成本，上述a步骤中所述的CaO可以用CaO含量为66.45～90.00wt％的生石灰或熟石灰(CaO·H2O)代替。
为了使生产的钒铬铝合金质量更好，上述a步骤中所用的原料优选纯度较高的原料，如：V2O5含量为98.00～99.99wt％的五氧化二钒粉末，Cr2O3含量为99.0～99.9wt％的三氧化二铬粉末，Al含量为99.00～99.99wt％的铝粉。进一步的，如果原料粒度过大，则会影响还原反应速度，延长反应时间，还可能使反应不充分，降低反应的动力学条件；如果原料粒度过小，则冶炼过程中原料粉末易飞扬，还会增加破碎成本。因此，上述五氧化二钒粉末的粒度优选为0.040～7.000mm，上述三氧化二铬粉末的粒度优选为0.040～0.250mm，上述铝粉的粒度优选为0.063～0.250mm，上述生石灰或熟石灰的粒度优选为0.09～10.00mm。
进一步的，上述b步骤所述的点火剂优选重量比为2.5～3.0:1的过氧化钡和铝粉的混合物。用过氧化钡和铝粉作点火剂，过氧化钡自身放氧，不依赖空气中的氧，氧化发热量高，反应速度快，所形成的少量反应产物即氧化钡和三氧化二铝不会恶化渣相结构，反而有利于提高渣的碱度，促进冶炼过程向反应产物方向。点火剂的用量以引发原料的自还原反应即可，一般不少于20g。
自还原反应结束后，还需通电加热并保持熔融状态3.8～10.0min，这是因为自还原反应结束后，熔体很快冷却，在熔体中还有部份未来得及沉淀到金属相中的金属态的钒、铬和铝，这部份金属态的钒、铬、铝就会留在渣中，从而导致合金的收率降低。另外还有部份未还原完的金属氧化物保持在渣中，继续通电加热，保持熔融状态一段时间，使已还原的金属态的钒、铬和铝沉淀入金属相中，未还原完的部份金属氧化物继续还原完毕后沉入金属相中。
上述钒铬铝合金可在常规电炉内冶炼，如：单相电弧炉、三相电弧炉等。
本发明钒铬铝合金，不需要采用纯铬和纯钒为原料进行生产，生产成本较低，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
取铝粉(Al＝99.80wt％粒度为0.075～0.200mm)641.5克、五氧化二钒(V2O5＝98.00wt％，粒度为0.075～2.000mm)612.2克、三氧化二铬(Cr2O3＝99.0wt％，粒度为0.050～0.180mm)202.0克、石灰(CaO＝66.45wt％，粒度为1.00～5.15mm)909.9克，将它们混合均匀后，投入单相电弧炉内，用点火剂(按过氧化钡和铝粉的比例为3：1混合)20g引发还原反应，反应完成后，通电保温9.2分钟，待炉子冷却后出炉，所得钒铬铝合金中V、Cr、Al的质量百分含量分别为44.56％、14.77％和40.66％。
实施例2
取铝粉(Al＝99.50wt％，粒度为0.090mm～0.180mm)578.0克、五氧化二钒(V2O5＝98.50wt％，粒度为0.063mm～3.000mm)612.2克、三氧化二铬(Cr2O3＝99.3wt％，粒度为0.063mm～0.200mm)202克、石灰(CaO＝66.50wt％，粒度为0.10mm～2.00mm)277.0克，将它们混合均匀后，投入单相电弧炉内，用点火剂(按过氧化钡和铝粉的比例为2.5：1混合)30g引发还原反应，反应完成后，通电保温3.8分钟，待炉子冷却后出炉，所得钒铬铝合金中V、Cr、Al的质量百分含量分别为26.71％、23.70％和49.58％。
实施例3
取铝粉(Al＝99.70wt％，粒度为0.100mm～0.200mm)610.0克、五氧化二钒(V2O5＝98.80wt％，粒度为0.050mm～5.000mm)612.2克、三氧化二铬(Cr2O3＝99.6wt％，粒度为0.090mm～0.250mm)202.0克、石灰(CaO＝66.86wt％，粒度为0.50mm～6.00mm)593.4克，将它们混合均匀后，投入单相电弧炉内，用点火剂(按过氧化钡和铝粉的比例为3：1混合)25g引发还原反应，反应完成后，通电保温10.0分钟，待炉子冷却后出炉，所得钒铬铝合金中V、Cr、Al的质量百分含量分别为41.82％、18.48％和39.69％。

Claims (6)

  1. 【权利要求1】钒铬铝合金，其特征在于：V、Cr、Al的重量百分含量分别为23.91～44.57％、9.00～25.71％、37.53～56.00％，余量为不可避免的杂质。
  2. 【权利要求2】钒铬铝合金的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：
    a、将原料V2O5、Cr2O3、CaO和Al按重量配比0.7～1.2：0.2～0.4：0.2～1.7：1混合均匀；
    b、用点火剂引发自还原反应；
    c、自还原反应结束后，加热，保持熔融状态3.8～10.0min；
    d、冷却，得到钒铬铝合金和炉渣，分离，即得钒铬铝合金。
  3. 【权利要求3】根据权利要求2所述的钒铬铝合金的生产方法，其特征在于：a步骤中的原料V2O5、Cr2O3、CaO和Al按重量配比0.945～1.071：0.315～0.353：0.325～1.574：1混合均匀。
  4. 【权利要求4】根据权利要求2所述的钒铬铝合金的生产方法，其特征在于：a步骤所述的V2O5为98.00～99.99wt％的五氧化二钒粉末，所述的Cr2O3为99.0～99.9wt％的三氧化二铬粉末，所述的Al为99.00～99.99wt％的铝粉，所述的CaO为66.45～90.00wt％的生石灰或熟石灰。
  5. 【权利要求5】根据权利要求4所述的钒铬铝合金的生产方法，其特征在于：所述五氧化二钒粉末的粒度为0.040～7.000mm，所述三氧化二铬粉末的粒度为0.040～0.250mm，所述铝粉的粒度为0.063～0.250mm，所述生石灰或熟石灰的粒度为0.09～10.00mm。
  6. 【权利要求6】根据权利要求2所述的钒铬铝合金的生产方法，其特征在于：所述的点火剂为重量比为2.5～3.0：1的过氧化钡和铝粉的混合物。
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