CN104120330B - 氮化钒粉料的成块方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氮化钒粉料的成块方法，将氮化钒粉与高钒铁粉混匀，然后高温烧制，出料后即可得到块状氮化钒。本方法以高钒铁高温熔融反应后作为粘结剂，不仅不会不带入新的杂质，而且还能提高产品品质。氮化钒粉料的含钒77～81%，含氮12%以上，高钒铁本身含钒78～82%，经高温氮化后含氮量可达到13%以上，由此可见，混合粉料经混合烧制后氮含量会显著提高，且钒含量不变，从而有效地提高了产品品质，由此带来的效益可抵消烧制成本。本方法工艺简单，加工量大：本方法仅需高钒铁粉碎后与氮化钒粉混匀即可装罐入窑烧制，单罐装料量可达40kg，日产10吨的大型氮化钒企业产生的粉料也仅需日烧制15～20罐，不影响正常氮化钒的生产。
Description
技术领域
本发明属于钒冶金领域，尤其是一种氮化钒粉料的成块方法。
背景技术
氮化钒粉料是在氮化钒生产过程中经破碎、筛分、包装后产生的不符合产品最小粒度要求的粒、粉状成品氮化钒。氮化钒粉料产生原因一方面是由于生球含有粉、碎料，会在烧制后产生粉料；另一方面由于成品中球与球之间不可避免存在粘结现象，破碎后会产生粉料。在目前情况下，生产氮化钒过程中产生氮化钒粉料的量较大，一般氮化钒产品中粉料的比例在3～15wt%，最好指标为2wt%左右。作为炼钢用合金化合金，若将氮化钒粉料直接应用于炼钢，会造成大量粉料随烟尘排走，钒损失率很高。只有将粉料加工后，得到块状、球状或其他形式的氮化钒产品，才能保证其有效利用。
氮化钒作为一种钒合金，具有高硬度、无延展性的特点，粉粒之间无法通过压力成型，而常规粘结剂无法在保证产品质量的前提下将粉料粘结压球，从而造成氮化钒粉末无法直接压力成型为块状。目前有些厂家采用将氮化钒粉料按一定比例加入到氮化钒原料中重新混料压球的方法消耗氮化钒粉料，在一定程度上能够起到消耗氮化钒粉料的目的，但此方法存在许多问题：（1）增加成本：重新压球烧制相当于将成品进行了二次烧制，产生二次能源浪费，同时减少了加入成品部分的产量；（2）影响产品表观质量，增加粉料量：粉料与原料压球后烧制，由于烧制中粉料与原料形成成品过程中的收缩率不同，使产品表面产生严重裂纹，影响氮化钒表观质量，更由于大量的裂纹使得粉料量进一步增加，造成粉料越烧越多的恶性循环；（3）压球设备磨损增大：氮化钒硬度及耐磨性非常高，是很多工具表面耐磨涂层的首选材料，加入粉料压球后，压球机工作辊的磨损加重，严重影响压球及寿命。因此重新混料压球的方法并不能有效的解决氮化钒粉料的问题。
申请号为201110120993.2的专利提供了一种用于钢液合金化的包芯线及方法，该方法中的芯层采用氮化钒合金、硅钙合金和铁系列的合金制成，其中的氮化钒合金、硅钙合金都是粉料，粉料粒径≤5mm，这个粒度与氮化钒粉料的粒度较为贴合。若采用上述方法，应该可以有效的消耗氮化钒粉料，但该方法也有一些不足之处：（1）需要单独的设备、场地等，所需投资较大；（2）技术中对氮化钒粉料的粒度组成、粉料流动性等要求较为严格，所需加工成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种成本低的氮化钒粉料的成块方法，以简单快速的将氮化钒粉料加工成块状氮化钒。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：将氮化钒粉与高钒铁粉混匀，然后高温烧制，出料后即可得到块状氮化钒。
进一步的，本发明所述氮化钒粉与高钒铁粉的质量比为10～20:1。
优选的，本发明所述高钒铁粉的粒度小于100目；所述氮化钒粉的粒度小于80目。
优选的，本发明所述高钒铁粉为80钒铁粉。
本发明所述烧制温度为1100℃～1450℃，烧制时间为5～8小时。
本发明所述氮化钒粉与高钒铁粉的混合粉料放置在由纸质或木质的隔板交叉分隔而成的方形隔间内进行烧制。所述方形隔间的长、宽均为30～60mm，高为10～30mm，隔板厚度为0.1～2mm。
采用回炉烧制的方法处理氮化钒粉料需解决的根本问题是如何使粉料在烧制后粘结成块。根据热力学分析，反应绝热燃烧温度＞1800K时，能够保证反应物的自蔓延反应；而钒与氮反应合成钒氮化合物的绝热燃烧温度＞3500K，若反应物只有氮化钒，在反应温度1100～1450℃的情况下无法通过反应放热使其结块。本发明采用了高钒铁（80钒铁）粉作为粘结材料，由于其含钒高，在炉内燃烧、氮化时会放出大量的热，部分80钒铁粉变为熔融状态，使氮化钒粉料重新粘结在一起。
本发明中高钒铁粉粒度要求小于100目，这样在原料配比为10～20:1时，可更有效地保证高钒铁粉熔化后能够将氮化钒粉料全部粘结成块。本发明在氮化钒也磨碎到80目以下时，既能保证氮化钒粉料粘结成块，又能保证成块后的氮化钒块的密度。
本发明将混合粉料放置在一个个单独的方形隔间内时，纸质或木质隔板在高温烧制时燃烧，从而在隔板位置形成缝隙空间，该空间不但有利于氮气进入和反应中的渗氮，还可防止物料间的粘结，使出炉后的产品为长条块状，易于出料及包装。
本发明的烧制温度低于氮化钒的生产温度，且反应时间仅为5～8h，远低于氮化钒生产所需的15～24h。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：（1）本发明以高钒铁高温反应后作为粘结剂，不仅不会不带入新的杂质，而且还能提高产品品质。氮化钒粉料的含钒77～81%，含氮12%以上，高钒铁本身含钒78～82%，经高温氮化后含氮量可达到13%以上，由此可见，混合粉料经混合烧制后氮含量会显著提高且钒含量不变，从而有效地提高了产品品质，由此带来的效益可抵消烧制成本。
（2）本发明工艺简单，加工量大：本发明仅需高钒铁粉碎后与氮化钒粉混匀即可装罐入窑烧制，单罐装料量可达40kg，日产10吨的大型氮化钒企业产生的粉料也仅需日烧制15～20罐，不影响正常氮化钒的生产。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明中隔间和隔板放置的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：本氮化钒粉料的成块方法采用下述工艺步骤。
将过100目筛的80钒铁粉与过80目筛的氮化钒粉按质量比1:20混合均匀，然后装入带隔间的料罐内，隔间长、宽均为35mm，高为25mm，纸质隔板厚度为0.1mm；料罐装满后入氮化钒反应炉，在1450℃温度下保温6小时，冷却后出炉，即可得到块状氮化钒。将块状氮化钒破碎，得到粒度合格的氮化钒产品，粒度小于10mm的粉料为1.3%，氮化钒产品主要成分：V77.1wt%、N15.53wt%、C3.82wt%，余量为铁。
所述料灌内隔间结构如图1所示，在料灌1的底部用隔板2横纵交叉，形成方形的隔间3。
实施例2：本氮化钒粉料的成块方法采用下述工艺步骤。
将过100目筛的80钒铁粉与过80目筛的氮化钒粉料按质量比1:10混合均匀，然后装入带隔间的料罐，隔间长为60㎜、宽为30mm，高为30mm，纸质隔板厚度为0.1mm；料罐装满后入氮化钒反应炉，在1200℃温度下保温8小时，冷却后出炉，即可得到块状氮化钒。将块状氮化钒破碎，得到粒度合格的氮化钒产品，粒度小于10mm的为1.6%，产品主要成分：V77.25wt%、N14.37wt%、C2.53wt%，余量为铁。
实施例3：本氮化钒粉料的成块方法采用下述工艺步骤。
将过100目筛的80钒铁粉与过80目筛的氮化钒粉料按质量比1:15混合均匀，然后装入带隔间的料罐，隔间长为45㎜、宽为30mm，高为20mm，木质隔板厚度为1mm；料罐装满后入氮化钒反应炉，在1100℃温度下保温5小时，冷却后出炉，即可得到块状氮化钒。将块状氮化钒破碎，得到粒度合格的氮化钒产品，粒度小于10mm的为0.9%，产品主要成分：V77.03wt%、N14.77wt%、C1.82wt%，余量为铁。
Claims (6)
1.一种氮化钒粉料的成块方法，其特征在于：将氮化钒粉与高钒铁粉以质量比为10～20:1的比例混匀，然后1100℃～1450℃高温烧制，烧制时间为5～8小时，出料后即可得到块状氮化钒。
2.根据权利要求1所述的氮化钒粉料的成块方法，其特征在于：所述高钒铁粉的粒度小于100目。
3.根据权利要求1所述的氮化钒粉料的成块方法，其特征在于：所述氮化钒粉的粒度小于80目。
4.根据权利要求1所述的氮化钒粉料的成块方法，其特征在于：所述高钒铁粉为80钒铁粉。
5.根据权利要求1－4任意一项所述的氮化钒粉料的成块方法，其特征在于：所述氮化钒粉与高钒铁粉的混合粉料放置在由纸质或木质的隔板交叉分隔而成的方形隔间内进行烧制。
6.根据权利要求5所述的氮化钒粉料的成块方法，其特征在于：所述方形隔间的长、宽均为30～60mm，高为10～30mm，隔板厚度为0.1～2mm。
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