CN112779461B - 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
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 (9)
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:
22.4-27.4%的钛;
30%的钒;
5%的氮;
至多1.0%的碳;
至多0.01%的硫;和
至多0.01%磷;
所述高氮钒钛合金的制备方法包括:
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。
2.一种生产如权利要求1所述的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:
22.4-27.4%的钛;
30%的钒;
5%的氮;
至多1.0%的碳;
至多0.01%的硫;和
至多0.01%磷。
3.根据权利要求2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。
4.根据权利要求2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。
5.根据权利要求2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。
6.根据权利要求2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。
7.根据权利要求2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。
8.根据权利要求2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。
9.根据权利要求8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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