CN102080140A - 低能耗钒氧化物的还原氮化生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低能耗钒氧化物的还原氮化生产工艺，先将80-100重量份的粉状钒氧化物、20-40重量份的还原剂和30-50重量份的有机粘合剂混合均匀，送入压球机压制成型，再将块状的成型料送入隧道炉内烧制，隧道炉内的温度范围控制在400～1700℃，并保持10-50Pa的微正压，成型料在氮气保护下烧结20-30小时，最后产品在小于150℃环境下出炉即可，本发明优点是：工艺简单，可实现连续化生产，质量稳定，物化性能优良，产品密度高，有效提高了氮化钒在钢中的回收率，还原剂碳粉的配入量不到碳直接还原钒氧化物的理论化学当量。
Description
技术领域
本发明涉及生产钢铁用添加剂的技术领域，更具体地说是涉及钒氮合金生产工艺的技术领域。
背景技术
近年来，随着我国经济的高速发展，一方面，国内对钢铁的需求越来越大；另一方面，由于人们生活水平的日益提高、尖端科技的发展、社会环境的日益恶化等等，钢铁用户对钢铁质量的要求也越来越严格。在刚刚出台的钢铁产业振兴规划中，把大力推广400MPa以上的钢筋作为重要任务，提出到2011年400MPa及以上热轧带肋钢筋使用比例达到60％以上，致力于II级钢筋向III级钢筋的升级换代。钢筋消费结构的升级使钢铁产品结构调整成为我国钢铁行业的首要任务，微合金化为我国钢铁产品的升级换代提供了一条经济有效的途径，采用氮化钒作为添加剂生产钢筋，不仅可以提高钢筋性能，能节省合金，降低成本，而且工艺简单，过程好控制，所以它越来越受到广大生产企业的欢迎，不少企业都因此摒弃旧工艺，转用氮化钒生产钢筋工艺，大有普及应用的趋势，在不远的将来，极有可能将成为钢筋生产规范之必须的。氮化钒的传统制备方法是以钒的氧化物V2O3、V2O5以及钒的化合物钒酸氨(NH4VO3)、多钒酸铵等为原料，以碳质、氢气、氨气、CO等为还原剂，在高温或真空下进行还原，之后再通入氮气或氨气进行氮化而制备的，对氮化钒的研制，国内外的冶金工作者做了很多工作，但大多会出现工艺复杂，产品质量不稳定，能耗较高，炉衬寿命太低，产品应用于冶金时钒的收得率较低等不同程度的缺陷。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述技术问题而提供一种生产工艺简单，可实现连续化生产，产品质量稳定，密度高，炉衬寿命长，产品含碳量低，含氮量高，还原剂碳的配入量不到碳直接还原钒氧化物的理论化学当量，可节省原料、减少排放、节省能源的低能耗钒氧化物的还原氮化生产工艺。
本发明为了解决上述技术问题而采用的技术解决方案如下：
低能耗钒氧化物的还原氮化生产工艺，先将80-100重量份的粉状钒氧化物、20-40重量份的还原剂和30-50重量份的有机粘合剂混合均匀，经湿混机湿混后，送入压球机压制成型，再将块状的成型料送入隧道炉内烧制，并向隧道炉内输入氮气，隧道炉内的温度范围控制在400～1700℃，并保持10-50Pa的微正压，成型料在氮气保护下烧结20-30小时，最后产品在小于150℃环境下出炉即可。
所述还原剂是C粉。
所述有机粘合剂是玻璃胶或者是2％～6％聚乙烯醇水溶液。
混料时加入10-30重量份的密度增强剂，密度增强剂是铁粉、硅铁粉、锰铁粉、铬铁粉或者是铁矿粉中的其中一种。
所述入炉方式是连续推板式。
本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：本发明生产工艺简单，采用连续推板式隧道炉，电阻加热，加热能力强，生产量大，可实现连续化生产，因而产品质量稳定，物化性能优良，产品化学组成为：V77～81％，N12～19％，C0.5～6.0％，S/P≤0.005％，产品密度高，表观密度≥4000kg/m3，有效提高了氮化钒在钢中的回收率，产品含碳量低，含氮量高，还原剂碳粉的配入量不到碳直接还原钒氧化物的理论化学当量，从而节省了原料、减少了排放、节省了能源，还原剂C粉的使用量少，充分利用了炉内CO的还原作用，有机粘结剂的加入，可加强成型料的强度，该粘结剂在高温下完全挥发，无毒性，对产品无任何不良影响，还能有效延长炉衬的使用寿命长。
具体实施方式
实施例1：低能耗钒氧化物的还原氮化生产工艺，先将80Kg的粉状钒氧化物、20Kg的还原剂C粉、30Kg的有机粘合剂玻璃胶和10Kg的密度增强剂混合均匀，该有机粘合剂还可以是2％～6％聚乙烯醇水溶液，该密度增强剂是铁粉、硅铁粉、锰铁粉、铬铁粉或者是铁矿粉中的其中一种均可，将上述物料经湿混机湿混20分钟后，送入150Mpa的压球机压制成型，再将块状的成型料送入连续推板式隧道炉内烧制，并向隧道炉内输入氮气，隧道炉内的温度范围控制在400～1700℃，并保持10-50Pa的微正压，成型料在氮气保护下烧结20-30小时，最后产品在小于150℃环境下出炉即可。
实施例2：低能耗钒氧化物的还原氮化生产工艺，先将90Kg的粉状钒氧化物、30Kg的还原剂C粉、40Kg的有机粘合剂玻璃胶和20Kg的密度增强剂混合均匀，该有机粘合剂还可以是2％～6％聚乙烯醇水溶液，该密度增强剂是铁粉、硅铁粉、锰铁粉、铬铁粉或者是铁矿粉中的其中一种均可，将上述物料经湿混机湿混20分钟后，送入150Mpa的压球机压制成型，再将块状的成型料送入连续推板式隧道炉内烧制，并向隧道炉内输入氮气，隧道炉内的温度范围控制在400～1700℃，并保持10-50Pa的微正压，成型料在氮气保护下烧结20-30小时，最后产品在小于150℃环境下出炉即可。
实施例3：低能耗钒氧化物的还原氮化生产工艺，先将100Kg的粉状钒氧化物、40Kg的还原剂C粉、50Kg的有机粘合剂玻璃胶和30Kg的密度增强剂混合均匀，该有机粘合剂还可以是2％～6％聚乙烯醇水溶液，该密度增强剂是铁粉、硅铁粉、锰铁粉、铬铁粉或者是铁矿粉中的其中一种均可，将上述物料经湿混机湿混20分钟后，送入150Mpa的压球机压制成型，再将块状的成型料送入连续推板式隧道炉内烧制，并向隧道炉内输入氮气，隧道炉内的温度范围控制在400～1700℃，并保持10-50Pa的微正压，成型料在氮气保护下烧结20-30小时，最后产品在小于150℃环境下出炉即可。
采用本工艺并结合连续推板式隧道炉，可实现一边进料一边出料的连续化生产，炉头的温度控制在400℃左右，炉尾的温度控制在1700℃左右，产品在出炉时采用循环水冷却炉壳的方式，将产品温度降至小于150℃左右时出炉。
本发明化学反应原理如下：
1、降低配碳量
V2O5是逐级还原的，V2O4，V2O3，VO，最后还原的是VO，还原反应如下：
碳直接还原
V2O5+C＝V2O4+CO (1) V2O4+C＝V2O3+CO (2)
V2O3+C＝2VO+CO (3)
CO间接还原
V2O5+CO＝V2O4+CO2 (4) V2O4+CO＝V2O3+CO2 (5)
V2O3+CO＝2VO+CO2 (6)
以上还原以(1)反应温度最低，不考虑CO分压下，理论还原起始温度为504K，最难还原的是VO；
在配入碳质还原剂下，将发生下列反应：
VO+2C＝VC+CO
该反应960℃开始进行，所以配入碳质还原剂下，实际还原产物为VC，而不是金属钒。
在氮气气氛下，VC将转变为VN：
VC+N2＝VN+C 该转化温度为1272℃
另外，由于入炉原料加水混合后内部含有一定水分，包括结晶水，水在一定温度下挥发，并可能发生水煤气反应：
C+H2O＝H2+CO G＝135540-144.00T
C+H2O＝H2+CO2 G＝98960-110.53T
CO2+H2＝H2O+CO G＝34493-29.83T
水煤气反应产物中H2、CO均为理想的还原剂，参与钒氧化物的还原，及所谓的间接还原，充分利用水煤气反应对氮化钒的生产有好处。810℃以下时，H2的还原能力比CO强，810℃以上时，CO还原能力比H2强。控制好气氛有利于提高以上间接还原能力。从而降低配碳量，重要的是，所获得产品碳含量较低。
2、降低能耗
钒碳化、氮化属于放热反应，
V(s)+C(s)＝VC(s) ΔG＝-102090+9.581T J/mol
V(s)+1/2N2(g)＝VN(s) ΔG＝-214639+82.425T J/mol
VO+C＝V+CO ΔG＝288787-160.904T J/mol
可见V2O5还原到最后，VO的最高还原温度为1794.77K(1521.77℃)，降低CO分压可以有效降低还原温度，当CO分压为101325×10-4Pa时，温度降到943℃，
VO(s)+C(s)+1/2N2(g)＝VN(s)+CO(g)
G＝-64830+7.36T+RTln(Pco)-1/2RTln(PN2)
2VO+2H2+N2＝VN+2H2O
ΔG＝-74878+116.45T J/mol
以上反应都是放热反应，在标准状态下，在V-O-H体系中加入N2时，开始反应温度为643K，即可大幅度地降低VO氢还原时的温度。考虑动力学因素，V-O-H-N体系制备VN的实际温度为900～1700℃。
Claims (5)
1.低能耗钒氧化物的还原氮化生产工艺，其特征在于：先将80-100重量份的粉状钒氧化物、20-40重量份的还原剂和30-50重量份的有机粘合剂混合均匀，经湿混机湿混后，送入压球机压制成型，再将块状的成型料送入隧道炉内烧制，并向隧道炉内输入氮气，隧道炉内的温度范围控制在400～1700℃，并保持10-50Pa的微正压，成型料在氮气保护下烧结20-30小时，最后产品在小于150℃环境下出炉即可。
2.根据权利要求1所述的低能耗钒氧化物的还原氮化生产工艺，其特征在于：所述还原剂是C粉。
3.根据权利要求1所述的低能耗钒氧化物的还原氮化生产工艺，其特征在于：所述有机粘合剂是玻璃胶或者是2％～6％聚乙烯醇水溶液。
4.根据权利要求1、2或3所述的低能耗钒氧化物的还原氮化生产工艺，其特征在于：混料时加入10-30重量份的密度增强剂，密度增强剂是铁粉、硅铁粉、锰铁粉、铬铁粉或者是铁矿粉中的其中一种。
5.根据权利要求1、2或3所述的低能耗钒氧化物的还原氮化生产工艺，其特征在于：所述入炉方式是连续推板式。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1422800A (zh) * | 2001-12-04 | 2003-06-11 | 攀枝花钢铁(集团)公司 | 氮化钒的生产方法 |
| CN1478915A (zh) * | 2003-07-24 | 2004-03-03 | 江苏中兴五矿有限责任公司 | 氮化钒合金连续生产的工艺及其装置 |
| CN1480548A (zh) * | 2003-03-13 | 2004-03-10 | 东北大学 | 一种钒氮微合金添加剂及制备方法 |
| CN1562770A (zh) * | 2004-04-06 | 2005-01-12 | 湘潭市恒新特种合金厂 | 一种氮化钒的生产方法及设备 |
| CN1757606A (zh) * | 2004-10-10 | 2006-04-12 | 承德新新钒钛股份有限公司 | 一种氮化钒的生产方法 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1422800A (zh) * | 2001-12-04 | 2003-06-11 | 攀枝花钢铁(集团)公司 | 氮化钒的生产方法 |
| CN1480548A (zh) * | 2003-03-13 | 2004-03-10 | 东北大学 | 一种钒氮微合金添加剂及制备方法 |
| CN1478915A (zh) * | 2003-07-24 | 2004-03-03 | 江苏中兴五矿有限责任公司 | 氮化钒合金连续生产的工艺及其装置 |
| CN1562770A (zh) * | 2004-04-06 | 2005-01-12 | 湘潭市恒新特种合金厂 | 一种氮化钒的生产方法及设备 |
| CN1757606A (zh) * | 2004-10-10 | 2006-04-12 | 承德新新钒钛股份有限公司 | 一种氮化钒的生产方法 |
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