CN115572876A - 一种超纯钒铁合金及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备超纯钒铁合金的方法，包含以下步骤：步骤1)：精选钒铁合金原料；步骤2)：进行真空感应炉熔炼，随炉装入钒铁合金原料及超纯石墨碳块，加热至预定温度进行精炼，获得钢水；步骤3)：将精炼后的钢水进行低温模铸获得铸锭；步骤4)：将获得的铸锭进行电渣重熔熔炼，获得超纯钒铁合金。本发明同时提供了使用该方法制备的超纯钒铁合金及其应用。本发明的方法利用感应炉精炼与电渣重熔工艺结合对钒铁合金进行提纯，可以制备S、O、Si、Mn、Al含量较低的超纯钒铁合金，其成本相对于电解纯钒成本大幅降低，该钒铁合金可替代电解纯钒作为特种合金制备时合金化的原料，大大降低了特种合金的制备成本。

Description

一种超纯钒铁合金及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于钒铁合金生产技术领域，特别涉及到一种超纯钒铁合金及其制备方法和应用。
背景技术
钒在工业使用中90％以上用于钢铁工业。主要是炼特种钢时加入钒起到细化晶粒、增加钢的强度和韧性的作用。钢中加入钒的主要方式是以钒铁中间合金的方式加入，主要原因在于钒的熔点(约1890℃)较高，直接加入到钢中不易溶解并会造成钒在钢中的偏析。
现有技术中生产钒铁合金的方法有例如碳热法、电热法、电硅热法、金属热法(以铝热法为主，铝热法就是用铝的活性还原五氧化二钒中的钒，基本方法是点燃金属铝，在一定的温度下还原钒)。以上几种方法，无论哪种都会对环境带来一些污染，并且生产出来的钒铁中杂质含量高，纯度不高，尤其以硅和硫含量较高。目前经铝热法生产的钒铁合金中杂质元素含量高，实物质量纯度较低，特别是硫、氧等含量较高，只能用于普钢中钒微合金化的添加，不适合制造高端产品，例如不适合用作生产超高纯高温轴承钢M50(8Cr4Mo4V)的原材料，更不能用于尖端高温合金和高质量零部件。
目前采用纯度较高的99-99.5％电解纯钒V1-V3作为高温合金和特种合金钢的添加钒源使用，但是电解纯钒成本太高。所以为了解决尖端特种合金制备时合金化钒的原料。
因此，如何制备出一种能够代替电解纯钒且可以作为钒源来制备特种合金的钒铁合金成为钒铁合金生产领域亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有的技术问题中的至少一项，本发明提出了一种制备超纯钒铁合金的方法、使用该方法制备的超纯钒铁合金及其应用。本发明的方法利用感应炉精炼与电渣重熔工艺结合对钒铁合金进行提纯，可以制备S、O、Si、Mn、Al含量较低的超纯钒铁合金，其成本相对于电解纯钒成本大幅降低，该钒铁合金可替代电解纯钒作为特种合金制备时合金化的原料，大大降低了特种合金的制备成本。
依据本发明，提供一种热镀锌钢板的生产方法，包含以下步骤：
步骤1)：精选钒铁合金原料，要求原料中P≤0.01wt％，S≤0.03wt％，Si≤0.6wt％，Mn≤0.15wt％，Al≤1wt％，Ti≤0.005wt％，碳含量C≤0.2wt％，按照制备40-60钒铁合金所需的比例对原料进行配比；
步骤2)：进行真空感应炉熔炼，随炉装入钒铁合金原料及超纯石墨碳块，加热至预定温度进行精炼，获得钢水；
步骤3)：将精炼后的钢水进行低温模铸获得铸锭；
步骤4)：将获得的铸锭进行电渣重熔熔炼，获得超纯钒铁合金。
根据本发明的一个实施例，步骤2)中超纯石墨碳块的配碳量控制为0.2-0.3％，开始熔化时要求真空度在1Pa以下，精炼温度控制为1580-1620℃，精炼时间大于30分钟。
根据本发明的一个实施例，步骤2)中炉料熔清后，精炼期真空深脱氧时感应炉真空度控制在1Pa以下，保持时间大于50分钟，以及精炼后期取样分析N含量，若N≤0.01％，进行下一操作，若N≥0.01％，继续添加石墨碳块进行脱氧脱氮，确保精炼结束时N≤0.01％。
根据本发明的一个实施例，步骤2)中精炼末期，通过真空料仓加入0.15-0.25Kg/t的混合稀土，混合稀土成分为：30wt％的La、48wt％的Ce、18wt％的Nd和3wt％的Pr。
根据本发明的一个实施例，步骤3)中出钢温度控制为1520-1605℃，其中：
当所制备的超纯钒铁合金是40钒铁合金时，出钢温度控制为1520-1555℃；
当所制备的超纯钒铁合金是50钒铁合金时，出钢温度控制为1550-1585℃；
当所制备的超纯钒铁合金是60钒铁合金时，出钢温度控制为1580-1605℃。
根据本发明的一个实施例，步骤3)中模铸完炉冷15-25分钟后允许破空，利用长勺往铸锭表面添加发热剂和覆盖剂，模铸锭在脱模后空冷，模铸坯规格极限以剥皮后能够直接作为电渣重熔自耗电极为准。
根据本发明的一个实施例，步骤4)中选用渣系及其质量配比为CaF2：Al2O3：CaO＝65:25:10，提纯渣配料后要求渣中SiO2不大于1％。
根据本发明的一个实施例，步骤4)中锭型为Ф250mm，渣量为17±2kg。
根据本发明的另一方面，提供一种利用上述方法制备的超纯钒铁合金，所述超纯钒铁合金的成分组成如下：V：35-65％，C≤0.2％，Si≤0.05％，P≤0.01％，S≤0.001％，O≤0.0015％，Al≤0.1％，Mn≤0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。
根据本发明的又一方面，提供一种如上述方法制备的超纯钒铁合金的应用，将所述超纯钒铁合金代替电解纯钒作为特种合金制备时的合金化原料。
由于采用以上技术方案，本发明与现有技术相比具有下列有益效果中的至少一项：
(1)精选低P钒铁原料，并通过真空感应炉中利用碳块脱氧的同时脱氮，避免额外添加铝硅锰等脱氧剂脱氧，由此避免增加钒铁合金中铝、硅、锰含量；
(2)脱氧末期添加微量混合稀土，可进一步有效脱O、脱S以及变性钒铁合金中的夹杂物；
(3)在电渣重熔过程中，进一步降低钒铁合金中S含量，并且降低O、Si、Mn、Al含量以及去除大颗粒夹杂物；
(4)最终制备出的超纯钒铁合金可替代电解纯钒作为特种合金制备时的合金化原料，拓展了钒铁合金在新领域的应用。
附图说明
图1为根据本发明的制备超纯钒铁合金的方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种制备超纯钒铁合金的方法。如图1所示，该方法总体包含下文介绍的多个步骤。
步骤S1：精选钒铁合金原料
在选取钒铁合金原料时要求原料中P≤0.01wt％，S≤0.03wt％，Si≤0.6wt％，Mn≤0.15wt％，Al≤1wt％，Ti≤0.005wt％，碳含量C≤0.2wt％。在一些可选的实施例中，要求钒铁原料中P≤0.008wt％。
所用原料主要包括同牌号的钒铁合金或者不同牌号的钒铁合金与铁的组合。例如当要制备FeV40时，可以使用杂质含量满足上述要求的FeV40，对其进行纯化。另外，也可以使用FeV50、FeV60、FeV80等钒含量较高的合金与纯铁混合熔炼来制备FeV40。FeV50和FeV60的原料选取方式与FeV40类似。
按照制备40、50和60钒铁合金所需的比例对原料进行配比。
当制备FeV40时，按照制备所得的FeV40的组分满足如下质量百分比来配料：V：35-45％，C≤0.2％，Si≤0.05％，P≤0.02％，S≤0.001％，O≤0.0015％，Al≤0.1％，Mn≤0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。
当制备FeV50时，按照制备所得的FeV50的组分满足如下质量百分比来配料：V：45-55％，C≤0.2％，Si≤0.05％，P≤0.01％，S≤0.001％，O≤0.0015％，Al≤0.1％，Mn≤0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。
当制备FeV60时，按照制备所得的FeV60的组分满足如下质量百分比来配料：V：55-65％，C≤0.2％，Si≤0.05％，P≤0.01％，S≤0.001％，O≤0.0015％，Al≤0.1％，Mn≤0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。
将这些原料混合均匀。
步骤S2：真空感应炉熔炼
将混合均匀的原料放入真空感应炉内进行熔炼，随炉装入钒铁合金原料及超纯石墨碳块，加热至预定温度进行精炼，获得钢水。
具体地，超纯石墨碳块配碳量控制为0.2-0.3％，设定精炼温度控制为1580-1620℃，精炼时间大于30分钟。开始熔化时要求真空度在1Pa以下。炉料熔清后，精炼期真空深脱氧时感应炉真空度控制在1Pa以下，保持时间大于50分钟。精炼后期取样分析N含量，若N≤0.01％，搅拌5-10分钟后进行下一操作，若N≥0.01％，继续添加石墨碳块进行脱氧脱氮，精炼时间和加强搅拌的控制要点是确保精炼结束时N≤0.01％。通过真空感应炉中利用碳块脱氧的同时脱氮，无需额外添加铝、硅、锰等脱氧剂脱氧，以避免增加钒铁合金中铝、硅、锰含量。
在一些可选实施例中，在精炼末期，可以通过真空料仓加入0.15-0.25Kg/t的混合稀土，混合稀土成分为：30wt％的La、48wt％的Ce、18wt％的Nd和3wt％的Pr。在精炼真空深脱氧末期，通过真空料仓加入混合稀土可以实现深脱硫、深脱氧及钒铁合金中夹杂物变性的目的，进一步降低钒铁合金中的O、S的含量。
步骤S3：将精炼后的钢水进行低温模铸获得铸锭
低温模铸时注意根据材料成分的不同进行出钢温度的区别控制。具体地，当所制备的超纯钒铁合金是FeV40时，出钢温度控制为1520-1555℃；当所制备的超纯钒铁合金是FeV50时，出钢温度控制为1550-1585℃；当所制备的超纯钒铁合金是FeV60时，出钢温度控制为1580-1605℃。
模铸完炉冷15-25分钟后允许破空，利用长勺往铸锭表面添加发热剂和覆盖剂，模铸锭在脱模后空冷，模铸坯规格极限以剥皮后能够直接作为电渣重熔自耗电极为准。模铸坯规格可选例如Ф200mm等。
步骤S4：将获得的铸锭进行电渣重熔熔炼
电渣重熔工艺可以深脱硫和去除大颗粒稀土夹杂物。
为了更好地脱硫和去除大颗粒稀土夹杂物，需要对渣系的配比和成分进行精选和控制。电渣重熔渣系以CaF2-Al2O3系为主，根据需要适当添加CaO、MgO、TiO2等组元，一般要求渣系中SiO2含量要低，而渣中FeO和P、S杂质也要尽可能少。CaF2能降低渣的熔点、粘度和表面张力。但CaF2的电导率较高，且渣中CaF2含量高时，熔炼中易放出有害气体和烟尘，造成环境污染。渣中加入CaO将增大渣的碱度，提高脱硫效率。另外，CaO的加入能够降低渣的电导率。但是CaO吸水性强，易带入氢和氧，造成合金增氢增氧。Al2O3能明显降低渣的电导率，减少电耗，提高生产率。但当渣中Al2O3增加时，将使渣的熔化温度和粘度升高，并将降低渣的脱硫效果。另外，Al2O3过多会使重熔过程难以建立和稳定。因此，在本发明中，选用渣系及其质量配比为CaF2：Al2O3：CaO＝65:25:10。
提纯渣配料后要求渣中SiO2不大于1％。可以根据不同的锭型采用不同的渣量。例如，当采用的锭型为Ф250mm时，采用的渣量为例如17±2kg。
在电渣重熔熔炼过程中不添加铝硅等脱氧剂，只添加碳粉对渣系脱氧保证渣系的稳定性，从而保证电渣锭的起弧端和补缩端的成分纯度一致性。
采用常规非气氛保护电渣炉，熔炼过程不添加铝硅钙类脱氧剂，只在重熔过程中随渣料添加少量碳粉进行脱氧。
渣池深度Hs、重熔电流、重熔电压、结晶器、底水箱冷却水的压力、流量、进水温度等采用电渣炉常规数据，无特殊要求。
以上述方法生产的超纯钒铁合金的S含量小于或等于10ppm，O含量小于或等于15ppm且其生产成本较低。
在本发明的另一些实施例中，还提供了由上述方法所制备的超纯钒铁合金。超纯钒铁合金的成分组成如下：V：35-65％，C≤0.2％，Si≤0.05％，P≤0.01％，S≤0.001％，O≤0.0015％，Al≤0.1％，Mn≤0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。
所制备的超纯钒铁合金可以是FeV40，各组分质量百分比如下：V：35-45％，C≤0.2％，Si≤0.05％，P≤0.02％，S≤0.001％，O≤0.0015％，Al≤0.1％，Mn≤0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。
所制备的超纯钒铁合金可以是FeV50，各组分质量百分比如下：V：45-55％，C≤0.2％，Si≤0.05％，P≤0.01％，S≤0.001％，O≤0.0015％，Al≤0.1％，Mn≤0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。
所制备的超纯钒铁合金可以是FeV60，各组分质量百分比如下：V：55-65％，C≤0.2％，Si≤0.05％，P≤0.01％，S≤0.001％，O≤0.0015％，Al≤0.1％，Mn≤0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。
在本发明的其他实施例中，还提供了以上述方法制备的超纯钒铁合金的应用，将上述超纯钒铁合金代替电解纯钒作为特种合金制备时的合金化原料。
以下为根据本发明的制备超纯钒铁合金的方法的具体实施例。除非另有说明，下列实施例中所使用的原料、设备、耗材等均可通过常规商业手段获得。
对于涉及数值范围的部分，本领域技术人员可依据实际需要选择本发明所限定的数值范围中的任意值，并不局限于具体实施例中所列的数值。
实施例1-5
以FeV40作为目标合金，其中各组分质量百分比如下：V：35-45％，C≤0.2％，Si≤0.05％，P≤0.02％，S≤0.001％，O≤0.0015％，Al≤0.1％，Mn≤0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。
制备方法的步骤具体如下：
精选低磷钒铁，选精钒铁合金成分如表1所示：
表1：实施1-5例中提纯前的钒铁合金成分含量(wt％)
C V Si Mn S P Al
1 0.15 42.20 0.6 0.12 0.03 0.02 0.5
2 0.14 43.10 0.5 0.12 0.03 0.019 0.5
3 0.13 44.30 0.6 0.11 0.03 0.018 0.5
4 0.14 43.20 0.5 0.13 0.04 0.015 0.4
5 0.14 42.10 0.4 0.12 0.03 0.020 0.6
真空感应炉熔炼进行脱N、脱O、脱S。选用150kg真空感应炉熔炼。随炉装入钒铁合金原料及超纯石墨碳块，配碳量为0.2％。真空感应炉开始熔化时真空度≤1Pa，熔化期3h，精炼温度控制为1600℃，精炼期真空深脱氧时感应炉真空度≤1Pa，保持时间不低于50分钟。精炼结束时N≤0.01％。
采用低温模铸，出钢温度为1530℃。模铸完炉冷15分钟后允许破空，利用长勺往铸锭表面添加发热剂和覆盖剂，模铸锭可脱模后空冷。实施例1-5选用圆坯Ф200mm锭型。
电渣重熔熔炼脱除S、O、Si、Mn、Al。采用150kg电渣重熔炉提纯。电渣重熔工艺可以深脱硫、脱氧、脱硅、脱锰、脱铝和去除大颗粒夹杂物。选用渣系CaF2：Al2O3：CaO＝65:25:10(wt％)，提纯渣配料后要求渣中SiO2不大于1％。实施例1-5选用锭型Ф250mm，对应渣量为17±2kg。提纯后的超纯钒铁的成分见表2。
表2：实施1-5例中提纯后的超纯钒铁成分含量(wt％)
C V Si Mn S P Al O N
1 0.10 41.1 0.01 0.005 0.0005 0.019 0.05 0.0015 0.009
2 0.12 42.2 0.009 0.005 0.0009 0.018 0.06 0.0015 0.009
3 0.13 42.6 0.008 0.005 0.0009 0.018 0.04 0.0014 0.008
4 0.14 41.8 0.009 0.005 0.0008 0.015 0.04 0.0013 0.009
5 0.14 40.2 0.009 0.005 0.0007 0.019 0.05 0.0015 0.008
由表1、表2可见，经过电渣重熔工艺，S、Si、Mn、Al、P、O含量均有所降低，进一步提纯了钒铁合金。实施例1-5中超纯钒铁合金各残余元素含量均符合技术要求，特别是硫含量可以控制在0.0010％以下，稀土为≤10ppm的痕量。采用本发明所述的技术方案制得的FeV40，特别适合用作生产超纯净高温轴承钢M50(8Cr4Mo4V)的钒合金化原材料，可应用于生产更加优质的高温合金、特种合金钢等。
实施例6-10
以FeV50作为目标合金，其中各组分质量百分比如下：V：45-55％，C≤0.2％，Si≤0.05％，P≤0.01％，S≤0.001％，O≤0.0015％，Al≤0.1％，Mn≤0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。
制备方法的步骤具体如下：
精选低磷钒铁，选精钒铁合金成分如表3所示：
表3：实施6-10例中提纯前的钒铁合金成分含量(wt％)
C V Si Mn S P Al
6 0.15 52.20 0.6 0.12 0.03 0.01 0.5
7 0.14 53.10 0.5 0.12 0.03 0.01 0.5
8 0.13 54.30 0.6 0.11 0.03 0.01 0.5
9 0.14 53.20 0.5 0.13 0.04 0.01 0.4
10 0.14 52.10 0.4 0.12 0.03 0.01 0.6
真空感应炉熔炼进行脱N、脱O、脱S。选用150kg真空感应炉熔炼。随炉装入钒铁合金原料及超纯石墨碳块，配碳量为0.2％。真空感应炉开始熔化时真空度≤1Pa，熔化期3h，精炼温度控制为1600℃，精炼期真空深脱氧时感应炉真空度≤1Pa，保持时间不低于50分钟。精炼结束时N≤0.01％。
采用低温模铸，出钢温度为1570℃。模铸完炉冷15分钟后允许破空，利用长勺往铸锭表面添加发热剂和覆盖剂，模铸锭可脱模后空冷。实施例6-10选用圆坯Ф200mm锭型。
电渣重熔熔炼脱除S、O、Si、Mn、Al。采用150kg电渣重熔炉提纯。电渣重熔工艺可以深脱硫、脱氧、脱硅、脱锰、脱铝和去除大颗粒夹杂物。选用渣系CaF2：Al2O3：CaO＝65:25:10(wt％)，提纯渣配料后要求渣中SiO2不大于1％。实施例6-10选用锭型Ф250mm，对应渣量为17±2kg。提纯后的超纯钒铁的成分见表4。
表4：实施6-10例中提纯后的超纯钒铁成分含量(wt％)
C V Si Mn S P Al O N
6 0.10 51.1 0.01 0.005 0.0005 0.009 0.05 0.0015 0.009
7 0.12 52.2 0.009 0.005 0.0009 0.009 0.06 0.0015 0.009
8 0.13 52.6 0.008 0.005 0.0009 0.010 0.04 0.0014 0.008
9 0.14 51.8 0.009 0.005 0.0008 0.008 0.04 0.0013 0.009
10 0.14 50.2 0.009 0.005 0.0007 0.009 0.05 0.0015 0.008
由表3、表4可见，经过电渣重熔工艺，S、Si、Mn、Al、P、O含量均有所降低，进一步提纯了钒铁合金。实施例6-10中超纯钒铁合金各残余元素含量均符合技术要求，特别是硫含量可以控制在0.0010％以下，稀土为≤10ppm的痕量。采用本发明所述的技术方案制得的FeV50，特别适合用作生产超纯净高温轴承钢M50(8Cr4Mo4V)的钒合金化原材料，可应用于生产更加优质的高温合金、特种合金钢等。
实施例11-15
以FeV60作为目标合金，其中各组分质量百分比如下：V：55-65％，C≤0.2％，Si≤0.05％，P≤0.01％，S≤0.001％，O≤0.0015％，Al≤0.1％，Mn≤0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。
制备方法的步骤具体如下：
精选低磷钒铁，选精钒铁合金成分如表5所示：
表5：实施11-15例中提纯前的钒铁合金成分含量(wt％)
C V Si Mn S P Al
11 0.15 62.20 0.6 0.12 0.03 0.01 0.5
12 0.14 63.10 0.5 0.12 0.03 0.01 0.5
13 0.13 64.30 0.6 0.11 0.03 0.01 0.5
14 0.14 63.20 0.5 0.13 0.04 0.01 0.4
15 0.14 62.10 0.4 0.12 0.03 0.01 0.6
真空感应炉熔炼进行脱N、脱O、脱S。选用150kg真空感应炉熔炼。随炉装入钒铁合金原料及超纯石墨碳块，配碳量为0.3％。真空感应炉开始熔化时真空度≤1Pa，熔化期3h，精炼温度控制为1600℃，精炼期真空深脱氧时感应炉真空度≤1Pa，保持时间不低于50分钟。精炼结束时N≤0.01％。
采用低温模铸，出钢温度为1590℃。模铸完炉冷15分钟后允许破空，利用长勺往铸锭表面添加发热剂和覆盖剂，模铸锭可脱模后空冷。实施例11-15选用圆坯Ф200mm锭型。
电渣重熔熔炼脱除S、O、Si、Mn、Al。采用150kg电渣重熔炉提纯。电渣重熔工艺可以深脱硫、脱氧、脱硅、脱锰、脱铝和去除大颗粒夹杂物。选用渣系CaF2：Al2O3：CaO＝65:25:10(wt％)，提纯渣配料后要求渣中SiO2不大于1％。实施例11-15选用锭型Ф250mm，对应渣量为17±2kg。提纯后的超纯钒铁的成分见表6。
表6：实施11-15例中提纯后的超纯钒铁成分含量(wt％)
C V Si Mn S P Al O N
11 0.10 61.1 0.01 0.005 0.0005 0.009 0.05 0.0015 0.009
12 0.12 62.2 0.009 0.005 0.0009 0.009 0.06 0.0015 0.009
13 0.13 62.6 0.008 0.005 0.0009 0.010 0.04 0.0014 0.008
14 0.14 61.8 0.009 0.005 0.0008 0.008 0.04 0.0013 0.009
15 0.14 60.2 0.009 0.005 0.0007 0.009 0.05 0.0015 0.008
由表5、表6可见，经过电渣重熔工艺，S、Si、Mn、Al、P、O含量均有所降低，进一步提纯了钒铁合金。实施例11-15中超纯钒铁合金各残余元素含量均符合技术要求，特别是硫含量可以控制在0.0010％以下，稀土为≤10ppm的痕量。采用本发明所述的技术方案制得的FeV50，特别适合用作生产超纯净高温轴承钢M50(8Cr4Mo4V)的钒合金化原材料，可应用于生产更加优质的高温合金、特种合金钢等。
以上实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种制备超纯钒铁合金的方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1)：精选钒铁合金原料，要求原料中P≤0.01wt％，S≤0.03wt％，Si≤0.6wt％，Mn≤0.15wt％，Al≤1wt％，Ti≤0.005wt％，碳含量C≤0.2wt％，按照制备40-60钒铁合金所需的比例对原料进行配比；
步骤2)：进行真空感应炉熔炼，随炉装入钒铁合金原料及超纯石墨碳块，加热至预定温度进行精炼，获得钢水；
步骤3)：将精炼后的钢水进行低温模铸获得铸锭；
步骤4)：将获得的铸锭进行电渣重熔熔炼，获得超纯钒铁合金。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中超纯石墨碳块的配碳量控制为0.2-0.3％，开始熔化时要求真空度在1Pa以下，精炼温度控制为1600±20℃，精炼时间大于30分钟。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中炉料熔清后，精炼期真空深脱氧时感应炉真空度控制在1Pa以下，保持时间大于50分钟，以及精炼后期取样分析N含量，若N≤0.01％，进行下一操作，若N≥0.01％，继续添加石墨碳块进行脱氧脱氮，确保精炼结束时N≤0.01％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中精炼末期，通过真空料仓加入0.15-0.25Kg/t的混合稀土，混合稀土成分为：30wt％的La、48wt％的Ce、18wt％的Nd和3wt％的Pr。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中出钢温度控制为1520-1605℃，其中：
当所制备的超纯钒铁合金是40钒铁合金时，出钢温度控制为1520-1555℃；
当所制备的超纯钒铁合金是50钒铁合金时，出钢温度控制为1550-1585℃；
当所制备的超纯钒铁合金是60钒铁合金时，出钢温度控制为1580-1605℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中模铸完炉冷15-25分钟后允许破空，利用长勺往铸锭表面添加发热剂和覆盖剂，模铸锭在脱模后空冷，模铸坯规格极限以剥皮后能够直接作为电渣重熔自耗电极为准。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中选用渣系及其质量配比为CaF2：Al2O3：CaO＝65:25:10，提纯渣配料后要求渣中SiO2不大于1％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中锭型为Ф250mm，渣量为17±2kg。
9.一种利用如权利要求1-8中任一项所述的方法制备的超纯钒铁合金，其特征在于，所述超纯钒铁合金的成分组成如下：V：35-65％，C≤0.2％，Si≤0.05％，P≤0.01％，S≤0.001％，O≤0.0015％，Al≤0.1％，Mn≤0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。
10.一种如权利要求1-8中任一项所述的方法制备的超纯钒铁合金的应用，其特征在于，将所述超纯钒铁合金代替电解纯钒作为特种合金制备时的合金化原料。
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