CN103225051A - 一种钒氮合金的降温工艺 - Google Patents

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葛广凯
喻华
戴红梅
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Abstract

本发明提供一种钒氮合金的降温工艺，采用液氮加强钒氮合金生产降温工序中降温效果，在钒氮合金降温阶段开始时，往生产设备中通入液氮，液氮充入速度为20kg/h-80kg/h，经2-5小时，物料温度降至100-200℃。与传统的钒氮合金生产过程通过自然冷却的方式相比，本发明的通过压缩氮气降温，缩短了冷却阶段的时间，使原来的降温时间由8-15h降到2-5小时，提高了生产效率，同时，充入的氮气有效的防止了钒氮合金被氧化。

Description

一种钒氮合金的降温工艺
技术领域
本发明涉及钒氮合金生产过程一种冷却阶段加速降温的方法，尤其涉及一种钒氮合金生产过程的冷却阶段同过通入压缩氮气降温的方法，属于冶金技术领域。
背景技术
钒氮合金是钢铁工业的高效添加剂，可以替代钒铁用于微合金化钢的生产，素有“钢铁工业的味精”的美誉，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，正在逐渐形成一种最有发展前途的铁合金，作为一种新兴的产品，研究其生产技术已成为钒行业必然的潮流。
钒氮合金的生产过程主要有原料料球成型部分和冶炼部分，冶炼部分经过干燥阶段、碳化阶段、氮化阶段与冷却阶段后得到钒氮合金成品钒氮合金生产工艺最高温度达1500-1600℃，而钒氮合金氧化温度为350℃，这就要求钒氮合金要在保护气氛或者真空条件下冷却至350℃以下，才能接触空气、出炉。目前不管中频竖炉，还是推板窑生产钒氮合金，其冷却阶段时间均达8-15小时，在整个钒氮合金生产周期中占有较大比例，冷却阶段时间耗费长对钒氮合金的生产周期造成很大的影响，极大地影响其生产效率。
发明内容
本发明为克服现有的制备钒氮合金过程中冷却阶段耗费时间长的缺点，提供一种钒氮合金生产过程中冷却阶段加速降温的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案实现，
1）向四氧化二钒粉末中加入碳质粉末，在对滚压球机上进行干粉压球，制坯；
2）成型后的料坯投入中频竖炉内，依次经过干燥、碳化、氮化阶段，最后将物料在炉内冷却，在钒氮合金降温阶段开始时，往生产设备中通入液氮，液氮充入速度为20kg/h-80kg/h，将物料冷却到200℃以下，出仓，制得钒氮合金产品。
本发明的优点在于：采用液氮加强钒氮合金生产降温工序中降温效果，使原来的降温时间由8-15小时降到2-5小时，极大的缩短了钒氮合金的生产周期，提高了设备的生产效率。同时，氮气也起到了保护气氛的作用，防止钒氮合金被氧化。
具体实施方式
一种钒氮合金的降温工艺：向四氧化二钒固体中加入碳质粉末，在对滚压球机上进行干粉压球，将坯料投入中频竖炉内，经过干燥、碳化、氮化，在钒氮合金降温阶段开始时，往生产设备中通入液氮，液氮充入速度为20kg/h-80kg/h。
实施例1
向四氧化二钒中加入石墨粉，在对滚压球机上进行干粉压球，制坯，滚压球机的成型压力为70Mpa，四氧化二钒和碳质粉末的质量比为4:1，成型后的料坯投入中频竖炉内，对中频炉在抽真空至290pa，同时加热到1000℃，保温2小时；对炉内充入氮气，保证正压0.8Mpa，在氮气环境下将温度升至1400℃，保温4小时该过程主要发生碳化反应，生成碳化钒；氮气保证正压0.4MPa，温度升至1500℃，保温1小时，该过程主要发生氮化反应，生成氮化钒，并使钒氮合金致密化，增加表观密度；最后将物料在炉内冷却，在钒氮合金降温阶段开始时，往生产设备中通入液氮，液氮充入速度为20kg/h到150℃，出仓，以获得钒氮合金产品。
本实施例中冷却阶段所用时间为5h。
实施例2
向四氧化二钒中加入石墨粉，在对滚压球机上进行干粉压球，制坯，滚压球机的成型压力为70Mpa，四氧化二钒和碳质粉末的质量比为4:1，成型后的料坯投入中频竖炉内，对中频炉在抽真空至290pa，同时加热到1000℃，保温2小时；对炉内充入氮气，保证正压0.8Mpa，在氮气环境下将温度升至1400℃，保温4小时该过程主要发生碳化反应，生成碳化钒；氮气保证正压0.4MPa，温度升至1500℃，保温1小时，该过程主要发生氮化反应，生成氮化钒，并使钒氮合金致密化，增加表观密度；最后将物料在炉内冷却，在钒氮合金降温阶段开始时，往生产设备中通入液氮，液氮充入速度为40kg/h到150℃，出仓，以获得钒氮合金产品。
本实施例中冷却阶段所用时间为4h。
实施例3
向四氧化二钒中加入石墨粉，在对滚压球机上进行干粉压球，制坯，滚压球机的成型压力为70Mpa，四氧化二钒和碳质粉末的质量比为4:1，成型后的料坯投入中频竖炉内，对中频炉在抽真空至290pa，同时加热到1000℃，保温2小时；对炉内充入氮气，保证正压0.8Mpa，在氮气环境下将温度升至1400℃，保温4小时该过程主要发生碳化反应，生成碳化钒；氮气保证正压0.4MPa，温度升至1500℃，保温1小时，该过程主要发生氮化反应，生成氮化钒，并使钒氮合金致密化，增加表观密度；最后将物料在炉内冷却，在钒氮合金降温阶段开始时，往生产设备中通入液氮，液氮充入速度为60kg/h到150℃，出仓，以获得钒氮合金产品。
本实施例中冷却阶段所用时间为3h。
实施例4
向四氧化二钒中加入石墨粉，在对滚压球机上进行干粉压球，制坯，滚压球机的成型压力为70Mpa，四氧化二钒和碳质粉末的质量比为4:1，成型后的料坯投入中频竖炉内，对中频炉在抽真空至290pa，同时加热到1000℃，保温2小时；对炉内充入氮气，保证正压0.8Mpa，在氮气环境下将温度升至1400℃，保温4小时该过程主要发生碳化反应，生成碳化钒；氮气保证正压0.4MPa，温度升至1500℃，保温1小时，该过程主要发生氮化反应，生成氮化钒，并使钒氮合金致密化，增加表观密度；最后将物料在炉内冷却，在钒氮合金降温阶段开始时，往生产设备中通入液氮，液氮充入速度为80kg/h到150℃，出仓，以获得钒氮合金产品。
本实施例中冷却阶段所用时间为2h。
对比例
向四氧化二钒中加入石墨粉，在对滚压球机上进行干粉压球，制坯，滚压球机的成型压力为70Mpa，四氧化二钒和碳质粉末的质量比为4:1，成型后的料坯投入中频竖炉内，对中频炉在抽真空至290pa，同时加热到1000℃，保温2小时；对炉内充入氮气，保证正压0.8Mpa，在氮气环境下将温度升至1400℃，保温4小时该过程主要发生碳化反应，生成碳化钒；氮气保证正压0.4MPa，温度升至1500℃，保温1小时，该过程主要发生氮化反应，生成氮化钒，并使钒氮合金致密化，增加表观密度；最后将物料在炉内自然冷却到150℃，出仓，以获得钒氮合金产品。
本发明通过在冷却阶段通入液氮极大地缩短了钒氮化合物的生产周期，提高了生产效率，充入氮气也起到了保护气氛的作用，防止钒氮合金被氧化。
本发明可用不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述，上述实施方案仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的构思和保护范围进行限定，本发明的普通技术人员对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (4)

1.一种钒氮合金降温工艺，钒氮合金冶炼时经过干燥、碳化、氮化与冷却阶段，其特征在于：在钒氮合金降温阶段开始时，往生产设备中通入液氮，液氮充入速度为20kg/h-80kg/h。
2.根据权利要求1所述的一种钒氮合金降温工艺，其特征在于：所述的生产设备为中频竖率。
3.根据权利要求1所述的一种钒氮合金降温工艺，其特征在于：冲入液氮后降温时间为2-5小时。
4.根据权利要求1所述的一种钒氮合金降温工艺，其特征在于：通入压缩氮气后，物料温度降至100-200℃。
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