CN111101051A - 一种钒氮合金生产过程中提高氮含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钒氮合金生产过程中提高氮含量的方法，所述方法在钒氮合金生料球压制前，即在配料过程中加入钒氮合金粉，混合均匀后压制成钒氮合金生料球，然后将钒氮合金生料球放入反应炉内进行烧制。本发明采用钒氮合金粉配料制备钒氮合金，可以提高钒氮合金产品氮含量为1～3%，从而提高产品的质量；同时使用V质量含量在40%≤V＜77%的钒氮合金、或粒度＜10mm的钒氮合金制备钒氮合金粉，可将生产过程中产生的不合格产品回收利用，降低生产成本。

Description

一种钒氮合金生产过程中提高氮含量的方法
技术领域
本发明属于钒氮合金生产技术领域，具体涉及一种钒氮合金生产过程中提高氮含量的方法。
背景技术
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。使用钒氮合金（氮化钒）化技术生产的新三级及三级以上含钒钢筋，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。同时钒氮合金比钒铁具有更有效的强化和细化晶粒作用，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。
钒氮合金通常以三氧化二钒/五氧化二钒/NH4VO3、碳粉、添加剂为原料，通过混料、压球、烘干、在推板窑（或竖炉）内经还原、氮化、烧结制成钒氮合金。推板窑内通入氮气，使生料球在高温条件下在氮气氛围内还原渗氮生成钒氮合金产品，生产过程中产生的粒度、成分等不合格成品无法处理，同时实际生产中为增加产品质量、提高成品密度，制球过程中高压制球造成球团渗氮面积减小，影响渗氮效果，氮含量偏低。
钒氮合金的生产过程中影响氮化效果的因素如下：（1）反应温度：由于渗氮过程是一个物质扩散取代的过程，需要满足渗氮的热力学条件，为了保证氮化效果与产量，工业生产需要在适宜的反应温度区间内进行，一般在1350～1500℃。因此通过改变温度增氮受到一定限制。（2）渗氮面积：渗氮过程是一个物质替换与扩散过程，可渗氮的球团面积越大，其渗氮效果也会越好，在生产过程中在750～1350℃时球团还原为碳化钒，此时球团膨胀，球团生成细小孔洞，增加球团渗氮面积，但实际生产中为增加产品质量、提高成品密度，制球过程中高压制球造成球团渗氮面积减小，影响渗氮效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种钒氮合金生产过程中提高氮含量的方法。该发明在配料过程中加入钒氮合金粉/颗粒，混合均匀后压制成钒氮合金生料球，然后将钒氮合金生料球放入反应炉内进行烧制，有效地提高产品中的含氮量，提高产品的品级与合格率。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种钒氮合金生产过程中提高氮含量的方法，所述方法在钒氮合金生料球压制前，即在配料过程中加入钒氮合金粉，混合均匀后压制成钒氮合金生料球，然后将钒氮合金生料球放入反应炉内进行烧制，具体包括以下步骤：
（1）钒氮合金粉制备：将钒氮合金粉粹为50～300目的钒氮合金粉；
（2）配料：钒氮合金配料过程按每1000kg三氧化二钒/五氧化二钒/NH4VO3加入钒氮合金粉10～100kg、加入石墨粉200～320kg计；
（3）入炉烧制：配料后压制成钒氮合金生料球，然后将生料球放入反应炉烧制。
本发明所述步骤（1）钒氮合金粉优选为100～200目。
本发明所述步骤（1）钒氮合金包括V质量百分含量为77～81%且粒度为10～40mm的钒氮合金、或V质量百分含量在40%≤V＜77%的钒氮合金或粒度＜10mm的钒氮合金中的一种或多种。
本发明所述步骤（3）钒氮合金生料球放入反应炉内进行烧制，烧制温度1350～1500℃，烧制时间15～40h。
本发明所述方法制得的钒氮合金产品的氮含量为10～18%。
本发明所述方法适用于所有钒氮合金生产方式，尤其适合于卧式、配匣钵隔离的钒氮合金生产方法，例如：用于目前最成熟的推板窑法生产钒氮合金。
本发明设计思路：
在配料过程中加入钒氮合金粉/颗粒制备的钒氮合金粉，混合均匀后压制成钒氮合金生料球，然后将钒氮合金生料球放入反应炉内进行烧制，在1350～1500℃时球团还原为碳化钒，此时球团膨胀，钒氮合金粉/颗粒不参与反应，由于钒氮合金粉/颗粒均匀的分布在球团内，此时球团会产生均匀的细小孔洞，增加渗氮面积，有效提高产品的氮含量1～3个百分点。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明采用钒氮合金粉配料制备钒氮合金，可以提高钒氮合金产品氮含量1%以上，提高产品的质量。2、本发明使用的V质量含量在40%≤V＜77%的钒氮合金、或粒度＜10mm的钒氮合金来源于钒氮合金产品生产过程中产生的不合格产品，可实现不合格产品回收利用，降低生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例一种钒氮合金生产过程中提高氮含量的方法包括以下步骤：
（1）钒氮合金粉制备：将V质量百分含量在40%≤V＜77%的钒氮合金经粉粹制备得到150目的钒氮合金粉；
（2）配料：配料过程中加入1000kg五氧化二钒、300kg石墨粉、钒氮合金粉50kg；
（3）入炉烧制：配料后压制成钒氮合金生料球，然后将生料球放入反应炉1350℃烧制15h。
本实施例得到含氮14.28%钒氮合金产品，与同批次生料未经本发明方法处理所得含氮13.26%钒氮合金产品相比，氮含量增加1.02%。
实施例2
本实施例一种钒氮合金生产过程中提高氮含量的方法包括以下步骤：
（1）钒氮合金粉制备：将V质量百分含量为77～81%且粒度为10～40mm的钒氮合金和粒度＜10mm的钒氮合金经粉粹制备得到120目的钒氮合金粉；
（2）配料：配料过程中加入1000kg NH4VO3、290kg石墨粉、钒氮合金粉100kg；
（3）入炉烧制：配料后压制成钒氮合金生料球，然后将生料球放入反应炉1400℃烧制19h。
本实施例得到含氮15.47%钒氮合金产品，与同批次生料未经本发明方法处理所得含氮13.39%钒氮合金产品相比，氮含量增加2.08%。
实施例3
本实施例一种钒氮合金生产过程中提高氮含量的方法包括以下步骤：
（1）钒氮合金粉制备：将V质量百分含量为77～81%且粒度为10～40mm的钒氮合金经粉粹制备得到300目的钒氮合金粉；
（2）配料：配料过程中加入1000kg三氧化二钒、310kg石墨粉、钒氮合金粉70kg；
（3）入炉烧制：配料后压制成钒氮合金生料球，然后将生料球放入反应炉1380℃烧制22h。
本实施例得到含氮14.87%钒氮合金产品，与同批次生料未经本发明方法处理所得含氮13.49%钒氮合金产品相比，氮含量增加1.38%。
实施例4
本实施例一种钒氮合金生产过程中提高氮含量的方法包括以下步骤：
（1）钒氮合金粉制备：将粒度＜10mm的钒氮合金经粉粹制备得到50目的钒氮合金粉；
（2）配料：配料过程中加入1000kg五氧化二钒、280kg石墨粉、钒氮合金粉10kg；
（3）入炉烧制：配料后压制成钒氮合金生料球，然后将生料球放入反应炉1450℃烧制27H。
本实施例含氮15.83%钒氮合金产品，与同批次生料未经本发明方法处理所得含氮13.26%钒氮合金产品相比，氮含量增加2.57%。
实施例5
本实施例一种钒氮合金生产过程中提高氮含量的方法包括以下步骤：
（1）钒氮合金粉制备：将V质量百分含量为77～81%且粒度为10～40mm的钒氮合金和V质量百分含量在40%≤V＜77%的钒氮合金经粉粹制备得到100目的钒氮合金粉；
（2）配料：配料过程中加入1000kg五氧化二钒、240kg石墨粉、钒氮合金粉30kg；
（3）入炉烧制：配料后压制成钒氮合金生料球，然后将生料球放入反应炉1500℃烧制29h。
本实施例得到含氮16.47%钒氮合金产品，与同批次生料未经本发明方法处理所得含氮13.47%钒氮合金产品相比，氮含量增加3%。
实施例6
本实施例一种钒氮合金生产过程中提高氮含量的方法包括以下步骤：
（1）钒氮合金粉制备：将V质量百分含量在40%≤V＜77%的钒氮合金和粒度＜10mm的钒氮合金经粉粹制备得到200目的钒氮合金粉；
（2）配料：配料过程中加入1000kg三氧化二钒、220kg石墨粉、钒氮合金粉40kg；
（3）入炉烧制：配料后压制成钒氮合金生料球，然后将生料球放入反应炉1420℃烧制31h。
本实施例得到含氮15.97%钒氮合金产品，与同批次生料未经本发明方法处理所得含氮13.24%钒氮合金产品相比，氮含量增加2.73%。
实施例7
本实施例一种钒氮合金生产过程中提高氮含量的方法包括以下步骤：
（1）钒氮合金粉制备：将V质量百分含量为77～81%且粒度为10～40mm的钒氮合金、V质量百分含量在40%≤V＜77%的钒氮合金和粒度＜10mm的钒氮合金经粉粹制备得到160目的钒氮合金粉；
（2）配料：配料过程中加入1000kg NH4VO3、230kg石墨粉、钒氮合金粉80kg；
（3）入炉烧制：配料后压制成钒氮合金生料球，然后将生料球放入反应炉1370℃烧制35h。
本实施例得到含氮14.42%钒氮合金产品，与同批次生料未经本发明方法处理所得含氮13.42%钒氮合金产品相比，氮含量增加1%。
实施例8
本实施例一种钒氮合金生产过程中提高氮含量的方法包括以下步骤：
（1）钒氮合金粉制备：将V质量百分含量为77～81%且粒度为10～40mm的钒氮合金、V质量百分含量在77.5%、粒度＜10mm的钒氮合金经粉粹制备得到200目的钒氮合金粉；
（2）配料：配料过程中加入1000kg五氧化二钒、200kg石墨粉、钒氮合金粉40kg；
（3）入炉烧制：配料后压制成钒氮合金生料球，然后将生料球放入反应炉1490℃烧制40h。
本实施例得到含氮17.99%钒氮合金产品，与同批次生料未经本发明方法处理所得含氮15.29%钒氮合金产品相比，氮含量增加2.7%。
上述实施例表明，采用钒氮合金粉配料制备钒氮合金，可以提高钒氮合金产品氮含量为1～3%，同时提高产品的质量。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种钒氮合金生产过程中提高氮含量的方法，其特征在于，所述方法在钒氮合金生料球压制前，即在配料过程中加入钒氮合金粉，混合均匀后压制成钒氮合金生料球，然后将钒氮合金生料球放入反应炉内进行烧制，具体包括以下步骤：
（1）钒氮合金粉制备：将钒氮合金粉粹为50～300目的钒氮合金粉；
（2）配料：钒氮合金配料过程按每1000kg三氧化二钒/五氧化二钒/NH4VO3加入钒氮合金粉10～100kg、加入石墨粉200～320kg计；
（3）入炉烧制：配料后压制成钒氮合金生料球，然后将生料球放入反应炉烧制。
2.根据权利要求1所述的一种钒氮合金生产过程中提高氮含量的方法，其特征在于，所述步骤（1）钒氮合金粉优选为100～200目。
3.根据权利要求1所述的一种钒氮合金生产过程中提高氮含量的方法，其特征在于，所述步骤（1）钒氮合金包括V质量百分含量为77～81%且粒度为10～40mm的钒氮合金、或V质量百分含量在40%≤V＜77%的钒氮合金或粒度＜10mm的钒氮合金中的一种或多种。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种钒氮合金生产过程中提高氮含量的方法，其特征在于，所述步骤（3）钒氮合金生料球放入反应炉内进行烧制，烧制温度1350～1500℃，烧制时间15～40h。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种钒氮合金生产过程中提高氮含量的方法，其特征在于，所述方法制得的钒氮合金产品的氮含量为10～18%。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种钒氮合金生产过程中提高氮含量的方法，其特征在于，所述方法适用于所有钒氮合金生产方式，尤其适合于卧式、配匣钵隔离的钒氮合金生产方法。
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