CN112779461A - 高氮钒钛合金及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开高氮钒钛合金，包括以下重量百分比的成分：15‑40％的钛；10‑30％的钒；和5‑25％的氮。还公开一种生产高氮钒钛合金的生产方法，包括：a)原料称重，所述原料包括钒铁粉和钛铁粉；b)原料混合，将所述原料混合均匀；c)原料烧制，将所述原料放入高压反应釜中，然后加入硅粉，再将反应釜封闭并抽真空；和d)加入含氮气体，向所述高压反应釜中通入含氮气体，调节所述高压反应釜中的压力，并且维待该压力直至所述高氮钒钛合金出炉。本发明在于将钒和钛按特定配比混合以后进行氮化，钛氮化之后能有效避免氧化，以提高钛在钢中的收得率。

Description

高氮钒钛合金及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种高氮钒钛合金及其生产方法。
背景技术
有众所周知，钒、铌、钛是炼高规格螺纹钢必需的合金元素，少量的钒、铌、钛元素能极大的改善钢的晶体结构，非常显著的提升钢筋的抗拉和屈服强度。钒、铌是非常稀有贵重的金属，而钛相对储量非富且便宜。但钛易氧化，在钢中不易吸收，单独使用会产生如钢水流动性、裂坯等缺点。
发明内容
本发明在于将钒和钛按特定配比混合以后进行氮化，钛氮化之后能有效避免氧化，以提高钛在钢中的收得率。并且钛与钒相结合，能够有效解决钛在钢中的不利影响，达到全替代钒和铌在螺纹钢中的应用目的。
根据本发明的优选实施例，提供一种高氮钒钛合金，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：15-40％的钛；10-30％的钒；和5-25％的氮。
根据本发明的优选实施例还包括以下重量百分比的成分：至多1.0％的碳；至多0.01％的硫；和至多0.01％磷。
根据本发明的优选实施例包括以下重量百分比的成分：20-40％的钛；20-30％的钒；和15-25％的氮。
根据本发明的优选实施例包括以下重量百分比的成分：30-40％的钛；25-30％的钒；和20-25％的氮。
根据本发明的优选实施例，提供一种生产高氮钒钛合金的方法，包括：
a)原料称重，所述原料包括钒铁粉和钛铁粉；
b)原料混合，将所述原料混合均匀；
c)原料烧制，将所述原料放入高压反应釜中，然后加入硅粉，再将反应釜封闭并抽真空；和
d)加入含氮气体，向所述高压反应釜中通入含氮气体，调节所述高压反应釜中的压力，并且维待该压力直至所述高氮钒钛合金出炉；
其中生产的高氮钒钛合金包括以下重量百分比的成分：
15-40％的钛；
10-30％的钒；和
5-25％的氮。
根据本发明的优选实施例，将所述高压反应釜中的压力调至4-12MPa。
根据本发明的优选实施例，在所述高压反应釜中的反应温度自最高点下降至100℃以下时出炉。
根据本发明的优选实施例，将混合均匀的所述原料的粉料进行干燥处理以后，再放入所述高压反应釜中。
根据本发明的优选实施例，所述钛铁粉为金属质钛铁粉；所述钒铁粉为金属质钒铁粉；所述含氮气体为氮气或氨气。
根据本发明的优选实施例，所述钛铁粉的粒度为60-300目；和所述钒铁粉的粒度为60-300目。
根据本发明的优选实施例，所述高压反应釜是棱式真空炉，将所述棱式真空炉封闭并抽真空至-0.01MPa，然后往所述棱式真空炉中通入含氮气体并将压力调至0.01-0.04MPa，升温至300-350℃后保温2小时，再继续升温至750-850℃后保温2小时，升温至1350-1500℃后保温4小时随后冷却至室温后出炉。
根据本发明的优选实施例，将混合均匀的粉料压成湿球，并且将干燥处理后形成的型料放入所述棱式真空炉中。
根据本发明的优选实施例，所述干燥处理为将由混合均匀的粉料压成的所述湿球在110-160℃在烘干箱中干燥4-10小时。
附图说明
结合附图更详细地描述实施例，其中：
图1根据本公开的生产高氮钒钛合金的流程图。
具体实施方式
在本发明公开一种高氮钒钛合金，其成份为：15-40％的钛、10-30％的钒，5-25％的氮，碳≤1.0、硫≤0.01％、磷≤0.01％。高氮钒钛合金的生产方法，其工艺步骤为：①原料准备-根据高氮钒钛合金的成分中钒、钛和氮的含量以及钒铁粉和钛铁粉的品位，计算钒铁粉和钛铁粉的用量，②混料-将称量的钒粉和钛粉混合均匀，③加工烧制-首先将混合匀的钒粉和钛粉放入高压反应釜中并加入点火药用硅粉，再将反应釜封闭并抽真空至-0.09MPa，然后向反应釜通入含氮气体并将压力调至4-12MPa，最后通电点火，在维待含氮气压力情况下待反应温度自最高点下降至100℃以下出炉。
高氮钒钛合金基本特征：
高氮钒钛合金是一种混合型氮化合金添加剂，由多种钒、钛合金按照一定比例混合氮化而成。用于合金化钢材生产中，通过其中的钒、钛、氮等元素在钢中的作用，有效提高钢材的强度、韧性等机械性能，同时较使用单一合金添加剂产品能有效降低成本。
在钢材生产过程中，通过添加该产品，在保证成品的成分和性能(包括力学性能、工艺性能、焊接性能和疲劳性能等)合格条件下，替代单一昂贵合金(钒、铌等)或减少其他合金加入量，从而降低生产成本。
此项技术对钢材生产线装备配置要求低，尤其适合不具备控轧控冷条件的生产线，同时也能避免通过强穿水方式生产所带来的产品外观不良(锈蚀和弯曲)和出现影响使用性能的其他组织。
技术指标：
1)降成本的试验方案的钢种力学性能满足标准要求，HRB400E钢筋屈服强度≥430MPa，抗拉强度≥570MPa，断后伸长率≥17％；采用高氮钛合金的试验钢2个月自然时效条件下，屈服强度降低值≤10MPa。
2)高氮钒钛合金的技术指标：
15-40％的钛；10-30％的钒；和5-25％的氮。
如图1所示，显示了一种生产高氮钒钛合金的方法，包括：称重100，混合110，烧制120和加入含氮气体130。
根据本发明的优选实施例，提供一种生产高氮钒钛合金的方法，包括：
a)原料称重，所述原料包括钒铁粉和钛铁粉；
b)原料混合，将所述原料混合均匀；
c)原料烧制，将所述原料放入高压反应釜中，然后加入硅粉，再将反应釜封闭并抽真空；和
d)加入含氮气体，向所述高压反应釜中通入含氮气体，调节所述高压反应釜中的压力，并且维待该压力直至所述高氮钒钛合金出炉；
其中生产的高氮钒钛合金包括以下重量百分比的成分：
15-40％的钛；
10-30％的钒；和
5-25％的氮。
示例1：
取含钛40％的钛铁粉73KG，含钒50％的钒铁粉27KG，用混料机混匀放入高压反应釜中，加入硅粉质点火药，抽真空至-0.09MPa，通入氮气，压力调至4-12MPa，3.4通电点火，维待压力。观察反应温度自最高点下降至100℃以下出炉。得到高氮钒钛合金，成份为：Ti：24.2％，V：11.7％，N：10.1％。
示例2：
取含钛40％的钛铁粉65KG，含钒43％的氮化钒铁粉35混匀放入高压反应釜中，加入硅粉质点火药，抽真空至-0.09MPa，通入氮气，压力调至4-12MPa，3.4通电点火，维待压力。观察反应温度自最高点下降至100℃以下出炉。得到高氮钒钛合金，成份为：Ti：22.4％，V：12.7％，N：12.3％。
示例3：
取含钛40％的钛铁粉73KG，含钒50％的钒铁粉27KG，用混料机混匀，将混合匀的料压成球，放入烘干箱在110-160℃干燥4-10小时。干燥后放入窑炉中，抽真空至-0.01MPa，通入含氮气体，压力调至0.01-0.04MPa，升温至300-350℃保温4小时，继续升温至550-650℃保温2小时，随后冷却至室温出炉。得到高氮钒钛合金，成份为：Ti：27.4％，V：13.1％，N：14.3％。

Claims (10)

1.一种高氮钒钛合金，其特征在于，包括以下重量百分比的成分：
15-40％的钛；
10-30％的钒；和
5-25％的氮。
2.根据权利要求1所述的高氮钒钛合金，其特征在于，还包括以下重量百分比的成分：
至多1.0％的碳；
至多0.01％的硫；和
至多0.01％磷。
3.一种生产高氮钒钛合金的方法，其特征在于，包括：
a)原料称重，所述原料包括钒铁粉和钛铁粉；
b)原料混合，将所述原料混合均匀；
c)原料烧制，将所述原料放入高压反应釜中，然后加入硅粉，再将反应釜封闭并抽真空；和
d)加入含氮气体，向所述高压反应釜中通入含氮气体，调节所述高压反应釜中的压力，并且维待该压力直至所述高氮钒钛合金出炉；
其中生产的高氮钒钛合金包括以下重量百分比的成分：
15-40％的钛；
10-30％的钒；和
5-25％的氮。
4.根据权利要求3所述的生产高氮钒钛合金的方法，其特征在于：
将所述高压反应釜中的压力调至4-12MPa。
5.根据权利要求3所述的生产高氮钒钛合金的方法，其特征在于：
在所述高压反应釜中的反应温度自最高点下降至100℃以下时出炉。
6.根据权利要求3所述的生产高氮钒钛合金的方法，其特征在于：
将混合均匀的所述原料的粉料进行干燥处理以后，再放入所述高压反应釜中。
7.根据权利要求3所述的生产高氮钒钛合金的方法，其特征在于：
所述钛铁粉为金属质钛铁粉；
所述钒铁粉为金属质钒铁粉；
所述含氮气体为氮气或氨气。
8.根据权利要求3所述的生产高氮钒钛合金的方法，其特征在于：
所述钛铁粉的粒度为60-300目；和
所述钒铁粉的粒度为60-300目。
9.根据权利要求3所述的生产高氮钒钛合金的方法，其特征在于：
所述高压反应釜是棱式真空炉，将所述棱式真空炉封闭并抽真空至-0.01MPa，然后往所述棱式真空炉中通入含氮气体并将压力调至0.01-0.04MPa，升温至300-350℃后保温2小时，再继续升温至750-850℃后保温2小时，升温至1350-1500℃后保温4小时随后冷却至室温后出炉。
10.根据权利要求9述的生产高氮钒钛合金的方法，其特征在于：
将混合均匀的粉料压成湿球，并且将干燥处理后形成的型料放入所述棱式真空炉中，所述干燥处理为将由混合均匀的粉料压成的所述湿球在110-160℃在烘干箱中干燥4-10小时。
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