CN107587023A - 一种以五氧化二钒制备氮化钒合金的方法 - Google Patents

一种以五氧化二钒制备氮化钒合金的方法 Download PDF

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鲁冲
鲁爱霞
窦勇
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Abstract

本发明公开了一种以五氧化二钒制备氮化钒合金的方法，该方法包括以下步骤：(1)将五氧化二钒、活性炭、木炭粉与水混合，制成混合物；(2)将步骤(1)所得混合物置于伴有惰性气体的保护的加热炉中加热，并保温；(3)将步骤(2)中的混合物继续加热升温并保温；(4)将步骤(3)中的混合物进行冷却，得到初级氮化钒；(5)将初级氮化钒破碎，加入聚乙二醇，混合搅拌，压制成球后得到氮化钒合金。与现有技术相比，本发明采用的原料价格低廉，易于获得；本发明所述方法流程简单，易于操作，便于大规模推广，显著提高劳动生产率；本发明反应温度低，能耗低。本发明在非真空条件下进行，设备简单、稳定性强、设备投入少。

Description

一种以五氧化二钒制备氮化钒合金的方法
技术领域
本发明属于冶金领域，更具体地，涉及一种以五氧化二钒制备氮化钒合金的方法。
背景技术
氮化钒，别名钒氮合金，是目前比较高端的冶金技术，只有中国和美国两个国家可以生产，且可以生产的企业并不多。
钒氮合金是一种新型合金添加剂，可以替代钒铁用于微合金化钢的生产。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。在达到相同强度下，添加氮化钒可节约钒加入量30-40％，进而降低了成本。
以建筑业为例，使用钒氮合金化技术生产的新三级钢筋，因其强度提高，不仅增强了建筑物的安全性、抗震性，而且还可以比使用二级钢筋节省10％～15％的钢材。仅此一项，我国每年就可少用钢筋约750万吨，相应少开采铁精矿约1240万吨，节约煤炭660万吨，节约相关辅助原料330万吨，同时大量减少了二氧化碳和二氧化硫等废气的排放，收到资源节约和环境保护的双重效益。钒氮合金可用于结构钢，工具钢，管道钢，钢筋及铸铁中。钒氮合金应用于高强度低合金钢中可同时进行有效的钒、氮微合金化，促进钢中碳、钒、氮化合物的析出，更有效的发挥沉降强化和细化晶粒作用。钒氮合金特点：钒氮合金比钒铁具有更有效的强化和细化晶粒作用，使用钒氮合金能节约钒添加量，相同强度条件下钒氮合金与钒铁相比可节约20-40％的钒。使用钒氮合金更有利于钒、氮收得率稳定，减少钢的性能波动。使用钒氮合金特别的方便，损耗少。采用高强度防潮包装，可直接入炉。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中制备氮化钒必须在真空下操作、流程复杂，不易于操作的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种以五氧化二钒制备氮化钒合金的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将五氧化二钒、活性炭、木炭粉与水混合，制成混合物；
(2)将步骤(1)所得混合物置于伴有惰性气体的保护的加热炉中加热，并保温；
(3)将步骤(2)中的混合物继续加热升温并保温；
(4)将步骤(3)中的混合物进行冷却，得到初级氮化钒；
(5)将初级氮化钒破碎，加入聚乙二醇，混合搅拌，压制成球后得到氮化钒合金。
本发明步骤(1)中，所述五氧化二钒、活性炭、木炭粉与水的重量比为100：10-35：10-35：2-6。
作为本发明优选的实施方式，所述五氧化二钒为粉状。
作为本发明优选的实施方式，步骤(1)中，所述五氧化二钒、活性炭、木炭粉与水的重量比为100：25-35：25-35：4-6。
作为本发明优选的实施方式，所述惰性气体为氮气。
本发明步骤(2)中，加热温度为580-600℃，优选为590-600℃，最优为600℃。
本发明步骤(2)中，保温时间优选为0.5-3h。
本发明步骤(3)中，保温的温度优选为1000-1200℃。
本发明步骤(4)中，冷却的温度优选为10-40℃。
本发明步骤(5)中，压制成球的压力优选为15-20Mpa。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用的原料价格低廉，易于获得。
(2)本发明所述方法流程简单，易于操作，便于大规模推广，显著提高劳动生产率。
(3)本发明反应温度低，能耗低。
(4)本发明在非真空条件下进行，设备简单、稳定性强、设备投入少。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
实施例1：
一种以五氧化二钒制备氮化钒合金的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将粉状的五氧化二钒、活性炭、木炭粉与水混合，制成混合物；
(2)将步骤(1)所得混合物置于伴有氮气的保护的加热炉中加热，并保温；
(3)将步骤(2)中的混合物继续加热升温并保温；
(4)将步骤(3)中的混合物进行冷却，得到初级氮化钒；
(5)将初级氮化钒破碎，加入聚乙二醇，混合搅拌，压制成球后得到氮化钒合金。
本发明步骤(1)中，所述五氧化二钒、活性炭、木炭粉与水的重量比为50：5：5：1。
本发明步骤(2)中，加热温度为590℃。
步骤(2)中，保温时间为0.5h。
步骤(3)中，保温的温度为1000℃。
步骤(4)中，冷却的温度为10℃。
步骤(5)中，压制成球的压力为15Mpa。
实施例2：
一种以五氧化二钒制备氮化钒合金的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将粉状的五氧化二钒、活性炭、木炭粉与水混合，制成混合物；
(2)将步骤(1)所得混合物置于伴有氮气的保护的加热炉中加热，并保温；
(3)将步骤(2)中的混合物继续加热升温并保温；
(4)将步骤(3)中的混合物进行冷却，得到初级氮化钒；
(5)将初级氮化钒破碎，加入聚乙二醇，混合搅拌，压制成球后得到氮化钒合金。
本发明步骤(1)中，所述五氧化二钒、活性炭、木炭粉与水的重量比为100：35：35：6。
本发明步骤(2)中，加热温度为600℃、
本发明步骤(2)中，保温时间为3h。
本发明步骤(3)中，保温的温度为1200℃。
本发明步骤(4)中，冷却的温度为40℃。
本发明步骤(5)中，压制成球的压力为20Mpa。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种以五氧化二钒制备氮化钒合金的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将五氧化二钒、活性炭、木炭粉与水混合，制成混合物；
(2)将步骤(1)所得混合物置于伴有惰性气体的保护的加热炉中加热，并保温；
(3)将步骤(2)中的混合物继续加热升温并保温；
(4)将步骤(3)中的混合物进行冷却，得到初级氮化钒；
(5)将初级氮化钒破碎，加入聚乙二醇，混合搅拌，压制成球后得到氮化钒合金。
2.根据权利要求1所述的一种以五氧化二钒制备氮化钒合金的方法，其中，步骤(1)中，所述五氧化二钒、活性炭、木炭粉与水的重量比为100：10-35：10-35：2-6。
3.根据权利要求1所述的一种以五氧化二钒制备氮化钒合金的方法，其中，所述五氧化二钒为粉状。
4.根据权利要求1所述的一种以五氧化二钒制备氮化钒合金的方法，其中，步骤(1)中，所述五氧化二钒、活性炭、木炭粉与水的重量比为100：25-35：25-35：4-6。
5.根据权利要求1所述的一种以五氧化二钒制备氮化钒合金的方法，其中，所述惰性气体为氮气。
6.根据权利要求1所述的一种以五氧化二钒制备氮化钒合金的方法，其中，步骤(2)中，加热温度为580-600℃。
7.根据权利要求1所述的一种以五氧化二钒制备氮化钒合金的方法，其中，步骤(2)中，保温时间为0.5-3h。
8.根据权利要求1所述的一种以五氧化二钒制备氮化钒合金的方法，其中，步骤(3)中，保温的温度为1000-1200℃。
9.根据权利要求1所述的一种以五氧化二钒制备氮化钒合金的方法，其中，步骤(4)中，冷却的温度为10-40℃。
10.根据权利要求1所述的一种以五氧化二钒制备氮化钒合金的方法，其中，步骤(5)中，压制成球的压力为15-20Mpa。
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