CN114395708A - 偏钒酸铵与五氧化二钒混合制备钒氮合金关键工艺 - Google Patents

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郑建伟
王兆哲
王得臣
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Abstract

本发明属于金属冶炼领域，尤其是一种偏钒酸铵与五氧化二钒混合制备钒氮合金关键工艺，针对现有的钒氮合金生产成本较高问题，现提出如下方案，其包括以下步骤：S1、配料：按每1000kg五氧化二钒中加入偏钒酸铵100kg，加入石墨碳粉280‑300kg；S2、入炉烧制：配料后压制成钒氮合金生球料，然后将生球放入反应炉烧制；S3、试验不同添加量的偏钒酸氨对制备钒氮合金的钒氮含量及密度的影响，添加量分别为50kg、100kg和200kg；S4、对比烧结后钒氮合金的化验结果，本发明可以降低辅料使用量，压球易成型，可增加压球效率，外观光亮好看，成品间不粘结，降低成品包装碎料率，节约成本。

Description

偏钒酸铵与五氧化二钒混合制备钒氮合金关键工艺
技术领域
本发明涉及金属冶炼技术领域，尤其涉及一种偏钒酸铵与五氧化二钒混合制备钒氮合金关键工艺。
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。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。
现有技术中，钒氮合金生产成本较高，因此我们提出了偏钒酸铵与五氧化二钒混合制备钒氮合金关键工艺，用来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在钒氮合金生产成本较高的缺点，而提出的偏钒酸铵与五氧化二钒混合制备钒氮合金关键工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
偏钒酸铵与五氧化二钒混合制备钒氮合金关键工艺，包括以下步骤：
S1、配料：按每1000kg五氧化二钒中加入偏钒酸铵100kg，加入石墨碳粉280-300kg；
S2、入炉烧制：配料后压制成钒氮合金生球料，然后将生球放入反应炉烧制；
S3、试验不同添加量的偏钒酸氨对制备钒氮合金的钒氮含量及密度的影响，添加量分别为50kg、100kg和200kg；
S4、对比烧结后钒氮合金的化验结果，确定用五氧化二钒与偏钒酸铵制备钒氮合金时偏钒酸铵和石墨碳粉的添加量。
优选的，所述S1中，五氧化二钒含量98％以上。
优选的，所述S1中，石墨碳粉290kg。
优选的，所述S2中，烧制温度1500℃，烧制时间27-40h。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
用五氧化二钒生产钒氮合金添加偏钒酸铵，可以降低辅料使用量，压球易成型，可增加压球效率，外观光亮好看，成品间不粘结，降低成品包装碎料率，通过碎料率统计，加偏钒酸铵碎料率为3.5％，不加偏钒酸铵碎料率为5％；
从生产成本上看，市场上偏钒酸铵价格比五氧化二钒价格低5000元计算，每吨偏钒酸铵加工费用3000元，按照每吨偏钒酸铵可配10吨五氧化二钒，可产成品7.492吨，每吨钒氮合金生产成本以10000元计算，每吨偏钒酸铵使用可降低碎料率而节约的成本为1146元；
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一
偏钒酸铵与五氧化二钒混合制备钒氮合金关键工艺，包括以下步骤：
S1、配料：钒氮合金配料过程按每1000kg五氧化二钒(五氧化二钒含量98％以上)中加入偏钒酸铵100kg，加入石墨碳粉280kg；
S2、入炉烧制：配料后压制成钒氮合金生球料，然后将生球放入反应炉烧制，烧制温度1500℃，烧制时间27h。
S3、试验不同添加量的偏钒酸氨对制备钒氮合金的钒氮含量及密度的影响，添加量分别为50kg、100kg和200kg；
S4、对比烧结后钒氮合金的化验结果，确定用五氧化二钒与偏钒酸铵制备钒氮合金时偏钒酸铵和石墨碳粉的添加量。
试验原理
NH4VO3受热易分解得到V2O5，V2O5熔点低(670℃)，高温下易挥发，为降低钒损失，避免形成液相，需要将V2O5还原成高熔点的低价钒氧化物。在氧气条件下偏钒酸铵的分解反应方程式如下：
2NH4VO3(s)＝2NH3(g)+V2O5(s)+H2O(l) (1)
在氮气的气氛下，V2O5在与足量碳的反应方程式如下：
V2O5(s)+N2(g)+5C(l)＝2VN(l)+5CO(g) (2)
由上面(1)(2)式可得反应方程式如下：
2NH4VO3(s)+N2(g)+5C(l)＝2VN(l)+5CO(g)+H2O(l)+2NH3(g) (3)
根据上述反应方程式(3)理论计算可知，每100kg偏钒酸铵需25kg碳粉。
实施例二
偏钒酸铵与五氧化二钒混合制备钒氮合金关键工艺，包括以下步骤：
S1、配料：钒氮合金配料过程按每1000kg五氧化二钒(五氧化二钒含量98％以上)中加入偏钒酸铵100kg，加入石墨碳粉290kg；
S2、入炉烧制：配料后压制成钒氮合金生球料，然后将生球放入反应炉烧制，烧制温度1500℃，烧制时间32h。
S3、试验不同添加量的偏钒酸氨对制备钒氮合金的钒氮含量及密度的影响，添加量分别为50kg、100kg和200kg；
S4、对比烧结后钒氮合金的化验结果，确定用五氧化二钒与偏钒酸铵制备钒氮合金时偏钒酸铵和石墨碳粉的添加量。
实施例三
偏钒酸铵与五氧化二钒混合制备钒氮合金关键工艺，包括以下步骤：
S1、配料：钒氮合金配料过程按每1000kg五氧化二钒(五氧化二钒含量98％以上)中加入偏钒酸铵100kg，加入石墨碳粉300kg；
S2、入炉烧制：配料后压制成钒氮合金生球料，然后将生球放入反应炉烧制，烧制温度1500℃，烧制时间40h。
S3、试验不同添加量的偏钒酸氨对制备钒氮合金的钒氮含量及密度的影响，添加量分别为50kg、100kg和200kg；
S4、对比烧结后钒氮合金的化验结果，确定用五氧化二钒与偏钒酸铵制备钒氮合金时偏钒酸铵和石墨碳粉的添加量。
实验数据记录
1.实验每1000kg五氧化二钒中添加100kg偏钒酸氨时，实验方案详情如下表格：
Figure BDA0003357911590000051
表1
实验结果如下：
Figure BDA0003357911590000052
表2
根据上述实验结果看出:每100kg偏钒酸氨需15kg碳粉比较合适。
实验每1000kg五氧化二钒中添加不同重量的偏钒酸氨对成品的钒氮含量及密度的影响；实验方案详情如下
Figure BDA0003357911590000061
表3
实验结果如下：
Figure BDA0003357911590000062
表4
根据实验可以看出，每1000kg五氧化二钒添加不同偏钒酸氨对成品钒氮和密度都有一定影响；添加越多，成品钒氮含量越不稳定，但成品密度会增加，添加越少，钒氮含量越稳定，但密度无影响。综合考虑，每1000kg五氧化二钒添加100kg偏钒酸氨最为适宜。
实验结论
1.在偏钒酸铵使用过程中发现有以下优点：
a.压球易成型，可增加压球效率；
b.降低配碳量。(在配料加铁粉时偏铵中的铵会分解产生氢气，氢气可代替碳粉还原五氧化二钒中的氧)
c.烧结的成品光滑美观，密度高，不粘结；
d.添加偏钒酸铵可以调节物料活性，易于反应。
e.易砸球，碎料率低。(通过八月份碎料率统计，加偏钒酸铵碎料率为3.5％，不加偏钒酸铵碎料率为5％)
2.在偏钒酸铵使用过程中发现有以下缺点：
a.推板窑日产量降低，约0.5吨左右；
b.推板窑使用电量不变，因产量降低，吨电耗由5200度增加到5600度左右，增加耗电400度左右，增加电费约272元；
c.因烧的物五氧化二钒含量偏低，偏铵不易大量添加，否则会影响成品的钒含量。
总结：添加偏钒酸铵生产钒氮合金，可以降低辅料使用量，成品碎料率，外观光亮好看，不粘结。但因偏钒酸铵烧得率低，会影响生产日产量总量，从而使吨电耗增加。
以偏钒酸铵价格比五氧化二钒价格低5000元计算，每吨偏钒酸铵加工费用3000元。按照每吨偏钒酸铵可配10吨五氧化二钒，可产成品7.492吨，每吨钒氮合金生产成本以10000元计算，每吨偏钒酸铵使用可降低碎料率而节约的成本为1146元，增加电费为2037元。与五氧化二钒相比每吨偏钒酸铵可多盈利1109元。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.偏钒酸铵与五氧化二钒混合制备钒氮合金关键工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、配料：按每1000kg五氧化二钒中加入偏钒酸铵100kg，加入石墨碳粉280-300kg；
S2、入炉烧制：配料后压制成钒氮合金生球料，然后将生球放入反应炉烧制；
S3、试验不同添加量的偏钒酸氨对制备钒氮合金的钒氮含量及密度的影响，添加量分别为50kg、100kg和200kg；
S4、对比烧结后钒氮合金的化验结果，确定用五氧化二钒与偏钒酸铵制备钒氮合金时偏钒酸铵和石墨碳粉的添加量。
2.根据权利要求1所述的偏钒酸铵与五氧化二钒混合制备钒氮合金关键工艺，其特征在于，所述S1中，五氧化二钒含量98％以上。
3.根据权利要求1所述的偏钒酸铵与五氧化二钒混合制备钒氮合金关键工艺，其特征在于，所述S1中，石墨碳粉290kg。
4.根据权利要求1所述的偏钒酸铵与五氧化二钒混合制备钒氮合金关键工艺，其特征在于，所述S2中，烧制温度1500℃，烧制时间27-40h。
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