CN106048279A - 一种钒氮合金液相烧结生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钒氮合金液相烧结生产方法，将20~40份偏钒酸铵粉和18~30份五氧化二钒粉充分混合后，投入烧结炉中。在氮气保护下加热至220~320℃，使偏钒酸铵熔化，并与五氧化二钒粉生成液相中间体物料，反应时间2~3小时。随后，快速升温至1100~1250℃，并自炉下向液相物料内吹送甲烷气体和氨气，进行氮碳共渗烧结，反应时间6~8小时。待炉温到达120℃后，取料，制得钒氮合金。采用上述方案，有利于提高物料分散均匀度和渗氮效率，从而提高产品密度和强度性能；同时，由于采用液相烧结方式，物料直接投入烧结炉加热、烧结，不需进行压制成型处理，从而简化生产了工序，有利于提高生产效率、降低生产成本。

Description

一种钒氮合金液相烧结生产方法
技术领域
本发明涉及一种钒氮合金液相烧结生产方法，属于冶金生产技术领域。
背景技术
研究表明，氮对大多数钢种而言有害，但对于高强度合金钢而言，其含量的增加能够显著提高钢中钒的性能，从而提升合金钢的加工硬化能力。钒氮合金作为添加剂生产微合金化钢时，能够在生产过程中同时引入钒、氮元素，使产品强度、韧性和塑形等明显提高。
目前，对钒氮合金生产工艺的研究较多，国内外均有企业实现量产。如美国联合碳化公司采用三氧化二钒、碳粉和铁粉等压制成型后，送入真空炉中烧结，得到碳化钒后渗氮，最终得到含氮7.3%的钒氮合金；攀枝花钢铁集团将三氧化二钒粉、碳粉和粘结剂等压块，连续加入到制备炉中，同时通入氮气和氨气，在微正压下进行碳化和氮化，反应完成后，钒氮合金自动出炉。上述两企业采用的生产工艺，基本代表现有钒氮合金生产方法。
上述两种生产工艺的共同点在于，将粉状物料压制后，再进行固相烧结。压制工艺虽有利于提升合金产品强度，但压制工序复杂、工期长、设备投入大、物料不易分散均匀，且压制使用的粘合剂作为杂质需要在烧制过程中去除，进一步增加了生产工序和生产成本。同时，固相烧结只能采用表面渗氮的方式，限制了合金产品含氮量的进一步提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钒氮合金液相烧结生产方法，采用液相烧结的方式代替固相烧结，有利于提高物料分散均匀度，从而提高产品密度和强度性能；且在进行氮碳共渗时，有利于增加物料有效反应面积，提高渗氮效率和产品含氮量，进一步提升产品品质。同时，由于采用液相烧结方式，物料直接投入烧结炉加热、烧结，不需进行压制成型的前处理，从而简化生产了工序，有利于提高生产效率、降低生产成本。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种钒氮合金液相烧结生产方法，其特征在于：a）按重量份称取以下原料：偏钒酸铵粉20~40份；五氧化二钒粉18~30份；充分混合后，投入烧结炉中；b）将混合粉料在氮气保护下加热至220~320℃，偏钒酸铵熔化，与五氧化二钒粉接触生成(NH4)2O·2V2O5中间体，形成液相物料，此步骤反应时间为2~3小时；c）将液相物料在氮气保护下快速升温至1100~1250℃，同时自炉下向液相物料内吹送甲烷气体和氨气，进行氮碳共渗烧结，反应时间6~8小时；d）结束加热，提高氮气保护气氛流速，并保持炉内压力恒定，待炉温达到120℃后，取料，即完成钒氮合金制备。
本发明的有益效果是：
1. 本发明利用偏钒酸铵较低的熔点形成的液相体系对五氧化二钒粉进行充分分散，使物料粒度均匀，有利于提高产品密度和强度性能。
2. 本发明采用液相烧结，原料不需进行成型处理，且五氧化二钒本身可作为催化剂催化氮碳共渗反应进程，因而不需引入粘结剂、催化剂等杂质，有利于提高产品品质。
3. 本发明采用液相烧结的方式代替现有固相烧结，物料直接投入烧结炉加热、烧结，不需进行压制成型的前处理，从而简化生产了工序，有利于提高生产效率、降低生产成本。
4. 本发明采用炉下进气方式进行氮碳共渗，有利于增加物料有效反应面积，提高渗氮效率和产品含氮量，从而提升产品品质。
具体实施方式
本发明一种钒氮合金液相烧结生产方法包括如下步骤：
a）按重量份配比分别称取20~40份的偏钒酸铵粉和18~30份五氧化二钒粉，充分混合后，投入烧结炉中。
b）将混合粉料在氮气保护下加热至220~320℃，偏钒酸铵熔化后，与五氧化二钒粉生成(NH4)2O·2V2O5中间体，形成液相物料，此步骤反应时间为2~3小时。
c）将液相物料在氮气保护下快速升温至1100~1250℃，同时自炉下向液相物料内吹送甲烷气体和氨气，进行氮碳共渗烧结，反应时间6~8小时。
d）结束加热，提高氮气保护气氛流速，并保持炉内压力恒定，待炉温达到120℃后，取料，即完成钒氮合金制备。
结合实施例详细阐述本发明的具体实施方式如下：
实施例1
取20kg偏钒酸铵粉和20kg五氧化二钒粉，使用混料机进行充分混合后，投入底吹式熔炼炉中。在炉体中通入流速为10 L/min的氮气作为保护气氛，依次设置温度240℃1小时、320℃1小时。随后设置温度1200℃6小时，炉下同时通入甲烷气体和氨气，气体流速30L/min。反应结束后，提升氮气流速至30L/min，加速炉内产品退热。测定炉内温度退至120℃后，开炉，取出钒氮合金产品。产品中：钒含量为82%，氮含量为16%，表观密度3.65g/cm3。

Claims (1)

1.一种钒氮合金液相烧结生产方法，其特征在于：
a）按重量份称取以下原料：
偏钒酸铵粉 20~40份；
五氧化二钒粉 18~30份；
充分混合后，投入烧结炉中；
b）将混合粉料在氮气保护下加热至220~320℃，偏钒酸铵熔化，与五氧化二钒粉接触生成(NH4)2O·2V2O5中间体，形成液相物料，此步骤反应时间为2~3小时；
c）将液相物料在氮气保护下快速升温至1100~1250℃，同时自炉下向液相物料内吹送甲烷气体和氨气，进行氮碳共渗烧结，反应时间6~8小时；
d）结束加热，提高氮气保护气氛流速，并保持炉内压力恒定，待炉温达到120℃后，取料，即完成钒氮合金制备。
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