CN101962727A

CN101962727A - 一种制备σ相FeV50的方法

Info

Publication number: CN101962727A
Application number: CN 201010541681
Authority: CN
Inventors: 鲜勇; 孙朝晖; 刘丰强; 邓孝伯; 王永刚; 陈海军; 孟伟巍
Original assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2010-11-12
Filing date: 2010-11-12
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2030-11-12
Also published as: CN101962727B

Abstract

本发明属于冶金领域，涉及一种制备σ相FeV50的方法。本发明的要解决的技术问题是于提供一种表观质量好并且易破碎的σ相FeV50的制备方法。采用的技术方案是将原料氧化钒、铝、铁、石灰混匀后入炉，采用电铝热法在电弧炉中冶炼得到，其中：a.配料时在原料中配入过量的铝以还原氧化钒，待炉料熔清，炉渣贫化至含钒较低时，除贫渣；b.将适量的氧化钒加入到出渣后的合金液中脱去过量的铝，当合金液的温度和铝含量达到要求时，出炉浇铸，冷却后得到的产品即为σ相FeV50。该工艺生产的σ相FeV50压溃强度在510MPa以下，能在钒铁的破碎、制样以及使用过程中，带给钒铁制造厂家和消费者便利。

Description

一种制备σ相FeV50的方法

技术领域

本发明属于冶金领域，具体涉及一种σ相FeV50的制备方法。

背景技术

钒铁作为一种常见的合金添加剂，具有比较成熟的生产工艺，常用的主要有铝热法和硅热法两种，各有优劣，硅热法钒的回收率很高，可达98％以上，但产品含碳的质量分数一般难于降到0.2-0.3％以下，并且难于冶炼高钒铁。铝热法冶炼周期短，产品杂质含量低，但钒的回收率比硅热法要低，最高仅为95％。目前国外绝大部分钒铁厂家，如俄罗斯下塔吉尔钢铁联合公司，德国GfE电冶金公司，奥地利的特雷巴赫公司以及国内的攀钢均采用电铝热法冶炼；国内的其他厂家大多采用电硅热法。

目前，钒铁冶炼的专利都聚焦在原料和还原剂的选择以及如何有效地提高钒的回收率上。

中国专利申请CN101100720A中公开了将钒酸钙、铝粉、铁质料按一定重量配比冶炼得到钒铁：钒酸钙：100份，铝粉：23～28份，铁质料：23～27份；其中，所述的钒酸钙为偏钒酸钙、焦钒酸钙、正钒酸钙中的至少一种，其含钒品位为24％～43％。

中国专利申请CN101265545A提供一种电硅热法冶炼中钒铁的方法。该发明采用氧化钒电硅热法，以硅铝铁合金、氧化钒、铁和石灰为原料，所述的硅铝铁合金的化学成分按重量配比为：Si：50％～55％，Al：20％～25％，余量为Fe和不可避免的杂质，将硅铝铁合金直接与氧化钒、石灰和铁粒等混匀后入炉。

中国专利申请CN101148733A公开了一种钒铁喷粉精炼工艺，主要步骤为在电铝热法冶炼钒铁过程中，当炉料充分完成铝热反应，熔渣与合金实现分离后，停止电极加热，随即向熔渣层插入喷枪并喷吹还原粉料，同时旋转炉体，还原粉料在喷吹气流冲击和炉体旋转搅拌双重作用下与熔渣充分混和，然后再插入电极继续加热熔炼20～25分钟，让熔渣中残留的钒进一步还原生成钒铁。以实现提高钒铁冶炼的钒回收率，降低生产成本。

FeV50按物相结构可分为α相和σ相两种，其中α相是一种置换固溶体，具有比较绵软的特性，压溃强度一般高于750MPa，难于破碎制样，为了达到用户要求的粒度，在破碎时通常要产生大量无法使用的细粉，从而造成部分钒的损失。不同于钒铁固溶体，σ相FeV50是一种金属间化合物，具有明显的硬而脆的物理特性，易于破碎并且产生的细粉相对较少，对于延长破碎设备的使用寿命以及提高钒的收率和利用率具有重要意义。本领域公开的技术主要着重于钒铁的冶炼过程，主要产物为α相FeV50。而以金属间化合物σ相FeV50为目标合金的冶炼方法，则未见报导。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种制备表观质量好并且易破碎的σ相FeV50的方法。

本发明的技术方案为提供一种制备σ相FeV50的方法。该方法是将原料氧化钒、铝、铁、石灰混匀后入炉，采用电铝热法在电弧炉中冶炼得到；其中：

a.配料时在原料中配入过量的铝以还原氧化钒，待炉料熔清，炉渣贫化至含钒较低时，除贫渣；

b、将适量的氧化钒加入到出渣后的合金液中脱去过量的铝，当合金液的温度和铝含量达到要求时，出炉浇铸，冷却后得到的产品即为σ相FeV50。

其中，上述方法中所述氧化钒为V₂O₃或V₂O₅中的至少一种。

其中，上述方法中所述原料的品位要求为：V₂O₃ TV＞62％；C＜0.05％；S＜0.06％，V₂O₅ V₂O₅＞97.5％；铝为铝粉，含铝＞98％，粒度＜5mm；铁为铁屑，Fe＞99％，C＜0.1％；石灰CaO＞90％；所有原料中的Si＜1.5％；所述百分比均为质量百分比。

其中，原料中铝需过量，为理论计算值的1.1～1.3倍。计算理论值的化学反应方程式：V₂O₃+2Al＝2V+Al₂O₃与3V₂O₅+10Al＝6V+5Al₂O₃。

其中，原料严格按照上述化学反应的理论计算值和造渣的需要进行配比，在满足上述的要求后，相互之间的配比关系可采用本领域生产FeV50常规的用量。一般来说，V₂O₃占原料总重量的30～45％，V₂O₅占原料总重量的0～15％，铝占原料总重量的20～24％，铁占原料总重量的22～26％，石灰占原料总重量的4～15％。将原料其混匀后入标准电弧炉。

其中，上述方法中当渣贫化至含钒1.0％以下的贫渣时，通过倾翻的方式除去90％以上的贫渣。

其中，上述方法出炉浇铸时，合金液温度应为1700～1900℃。

其中，上述方法出炉浇铸时，合金中铝质量含量应低于0.8％。

经本发明的研究表明，合金中的铝含量对FeV50的物相转变具有重要影响，当铝含量高于0.8％，只能得到固溶体，即α相FeV50；为了保证铝含量在低于0.8％的同时不降低钒的收率，配铝量为理论值的1.1～1.3倍，冶炼过程也主要分为两个步骤：首先是出渣，当炉渣中的钒降到1.0％以下时，通过倾翻的方式除去90％以上的贫渣，以保证后续脱铝步骤的顺行；出渣后快速分析合金液中的铝含量，按照氧化钒与铝反应的理论计算值加入氧化钒。当合金液中的铝含量低于0.8％，且温度为1700～1900℃时，出炉浇铸。由于FeV50的熔点在1500℃左右，渣的液相存在温度在1700℃以上，将合金液出炉温度定为1700～1900℃既能够保证浇铸过程的顺畅，又能保证在锭模中合金和渣的良好分离。其中电炉的电压数值和通电时间等中间参数可采用现有冶炼FeV50方法的一般条件；也可以采用的工艺为原料加入后采用二次电压190V通电引弧，炉料化清后二次电压选用135V，通电30min后，快速分析渣中残钒含量，除去贫渣后，继续通电冶炼，其二次电压135V，但是一定要注意快速分析检测合金液及渣中的需控制的成分的含量。通过本发明方法得到的产品即为σ相FeV50，其结晶致密，断面呈银灰色，破碎性能良好，压溃强度在510MPa以下。

本发明方法的有益效果在于，相比于现有工艺，本方法冶炼的过程控制能力加强，可随时根据合金液的成分变动添加冶炼的辅助原料，保证产品质量完全符合GB/T4139-2004钒铁国标中的A级品标准。本发明方法制备的σ相FeV50由于压溃强度在510MPa以下，具有硬而脆的特性，破碎过程中产生的钒铁细粉量将大幅减少，从而可以提高钒铁合金的成品率，减少细粉重熔带来的钒损失。同时由于在冶炼阶段用过量铝还原氧化钒，最大程度将钒还原出来，使渣中残钒降低到1.0％以下，整体钒收率可提高1个百分点以上，具有很好的应用前景。

附图说明

图1为本发明方法生产的FeV50的XRD(X射线衍射)检测结果，结果表明其物相为σ相FeV。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的描述。

实施例一使用本发明方法制备σ相FeV50

原料：准备符合本发明上述品位要求的片钒(V₂O₅)250kg、V₂O₃ 1200kg，配铝650kg，铁屑770kg，石灰240kg。将料混合均匀后加入炉内，二次电压190V通电引弧，炉料化清后二次电压选用135V，通电60min后，快速分析渣中残钒为0.7％，除去贫渣，继续通电，二次电压135V，取合金样快速分析Al含量为1.2％，此时加入50kg片钒脱铝，5min后再次取合金样分析，铝含量为0.78％，炉温1750℃时出炉浇铸，得到的钒铁含钒50.6％，钒回收率97.3％，全部为σ相，易于破碎，压溃强度为505MPa。

压溃强度的检测方法：取钒铁合金块，切割成边长为10mm的立方体试样，在WEW-600液压万能材料试验机上，测出试样压碎时的最大力，重复以上操作5次，求平均值，然后换算成压溃强度。

实施例二使用本发明方法制备σ相FeV50

原料：准备符合本发明上述品位要求的片钒(V₂O₅)250kg、V₂O₃ 800kg，配铝480kg，铁屑560kg，石灰100kg。将料混合均匀后加入炉内，二次电压190V通电引弧，炉料化清后二次电压选用135V，通电35min后，快速分析渣中残钒为0.9％，除去贫渣，继续通电，二次电压135V，取合金样快速分析Al含量为1.6％，此时加入30kg片钒脱铝，5min后再次取合金样分析，铝含量为0.46％，炉温1830℃时出炉浇铸，得到的钒铁含钒50.8％，钒回收率96.9％，全部为σ相，易于破碎，压溃强度为390MPa。

实施例三使用本发明方法制备σ相FeV50

原料：准备符合本发明上述品位要求的片钒(V₂O₅)300kg、V₂O₃ 800kg，配铝520kg，铁屑580kg，石灰120kg。将料混合均匀后加入炉内，二次电压190V通电引弧，炉料化清后二次电压选用135V，通电30min后，快速分析渣中残钒为0.8％，除去贫渣，继续通电，二次电压135V，取合金样快速分析Al含量为1.1％，此时加入50kg片钒脱铝，5min后再次取合金样分析，铝含量为0.66％，炉温1810℃时出炉浇铸，得到的钒铁含钒50.5％，钒回收率97.0％，全部为σ相，易于破碎，压溃强度为499MPa。

实施例四使用本发明方法制备σ相FeV50

原料：准备符合本发明上述品位要求的V₂O₃ 800kg，配铝440kg，铁屑450kg，石灰200kg。将料混合均匀后加入炉内，二次电压190V通电引弧，炉料化清后二次电压选用135V，通电40min后，快速分析渣中残钒为0.5％，除去贫渣，继续通电，二次电压135V，取合金样快速分析Al含量为1.8％，此时加入60kg片钒脱铝，5min后再次取合金样分析，铝含量为0.32％，炉温1770℃时出炉浇铸，得到的钒铁含钒50.2％，钒回收率97.5％，全部为σ相，易于破碎，压溃强度为470MPa。

Claims

1.一种σ相FeV50的制备方法，是将原料氧化钒、铝、铁、石灰混匀后入炉，采用电铝热法在电弧炉中冶炼得到，其特征在于：

b.将适量的氧化钒加入到出渣后的合金液中脱去过量的铝，当合金液的温度和铝含量达到要求时，出炉浇铸，冷却后得到的产品即为σ相FeV50。

2.根据权利要求1所述的σ相FeV50制备方法，其特征在于：所述氧化钒为V₂O₃或V₂O₅中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的σ相FeV50制备方法，其特征在于：原料品位要求：V₂O₃ TV＞62％；C＜0.05％；S＜0.06％，V₂O₅ V₂O₅＞97.5％；铝为铝粉，含铝＞98％，粒度＜5mm；铁为铁屑，Fe＞99％，C＜0.1％；石灰CaO＞90％；所有原料中的Si＜1.5％；所述百分比均为质量百分比。

4.根据权利要求1所述的σ相FeV50制备方法，其特征在于：配料中的铝是过量的，为理论计算值的1.1～1.3倍。

5.根据权利要求1所述的σ相FeV50制备方法，其特征在于：当渣贫化至含钒1.0％以下，通过倾翻的方式除去90％以上的贫渣。

6.根据权利要求1所述的σ相FeV50制备方法，其特征在于：出炉浇铸时，合金液温度1700～1900℃。

7.根据权利要求1所述的σ相FeV50制备方法，其特征在于：出炉浇铸时，合金中铝质量含量低于0.8％。