CN117702004A - 一种含氮硅钒铁合金球团及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含氮硅钒铁合金球团及其制备方法。本发明的含氮硅钒铁合金球团包括合金组分，合金组分包括如下质量含量的组分：钒10‑40％，氮12‑17％，硅5‑35％，余量为铁和不可避免的杂质。本发明采用钒铁合金和氮化硅铁作为原料，制备出了成分均匀可调、成本低廉、产品质量好的含氮硅钒铁合金球团，可用于替代成本较高的氮化硅钒铁合金用于高强度钢筋的冶炼，进而降低冶炼成本。
Description
技术领域
本发明涉及复合铁合金技术领域，尤其是涉及一种含氮硅钒铁合金球团及其制备方法。
背景技术
钢铁材料微合金化技术的开发推广与钢铁工业的发展密切相关，在含钒钢筋生产过程中，前期钒系微合金主要包括钒铁(FeV50、FeV80)、钒氮合金(V78N12)、氮化钒铁(FeV55N11、FeV45N9)三大类。随着我国高强度钢筋比的提高，微合金的需求量也相应增长，结合我国钒资源优势开发更经济的新型节钒微合金是主要发展方向。
氮化硅钒铁是近年来新发展的一种重要的钒合金添加剂，其含有钒、铁、硅、氮等元素复合合金。然而，现有氮化硅钒铁的生产工艺或者原料选择等均存在生产成本较高、产品质量较差等难题，从而限制了氮化硅钒铁产品的推广使用。
CN102041422A公开了一种氮化硅钒铁的生产方法，其是利用氧化钒或者钒铁为原料，与硅铁进行煅烧反应制得氮化硅钒铁产品；CN102888548A公开了一种氮化硅钒铁的生产方法，利用钒铁为原料，与硅铁进行煅烧反应制备氮化硅钒铁产品。上述方法依然存在反应原料种类多、成分均匀性差、生产成本较高等问题。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含氮硅钒铁合金球团及其制备方法，该方法制备出了成分均匀可调、成本低廉、产品质量好的含氮硅钒铁合金球团。
本发明提供一种含氮硅钒铁合金球团，包括合金组分，合金组分包括如下质量含量的组分：钒10-40％，氮12-17％，硅5-35％，余量为铁和不可避免的杂质。
进一步地，合金组分包括如下质量含量的组分：钒25-32％，氮13-17％，硅15-23％，余量为铁和不可避免的杂质。
本发明的含氮硅钒铁合金球团还包括结合剂，合金组分与结合剂的质量比为(97.5-98.5)：(1.5-2.5)。具体地，结合剂包括有机结合剂和无机结合剂，有机结合剂与无机结合剂的质量比为(1-2)：3；其中，有机结合剂包括聚乙烯醇、糊精、纤维素聚合物和淀粉中的至少一种；无机结合剂包括纯碱、白泥和黏土中的至少一种。
本发明的含氮硅钒铁合金球团的表观密度为5-6g/cm3；球团强度大于1000N，水分低于0.5％。
本发明还提供上述含氮硅钒铁合金球团的制备方法，包括如下步骤：
S1：将钒铁合金和氮化硅铁破碎后按质量配比混合搅拌，得到混合物；
S2：将混合物造球后烘干、冷却，得到含氮硅钒铁合金球团。
钒铁冶炼制备出的钒铁合金经冷却、拆炉后，需对合金饼进行破碎，破碎过程中产生大量的钒铁碎屑，由于其粒径通常较小，不能满足钒铁产品粒径标准，故这部分钒铁合金碎屑只能通过回炉重熔的方式回用，不仅能耗较高、成本增加。因此，如何对这部分钒铁细粉进行充分有效利用，将会影响到钒铁冶炼系统的生产效率与经济性。本发明采用成本较低的钒铁合金和氮化硅铁作为原料，不仅对钒铁合金进行了充分利用，同时所需原料的种类较少，此外制备工艺简单，成本较低。
步骤S1中，控制破碎后的钒铁合金的粒径≤3mm，破碎后的氮化硅铁的粒径≤1mm；搅拌时间为5-10min。
步骤S2中，造球包括：向混合物中加入水和结合剂，搅拌后送入压球机压球；其中，混合物与水的质量比为(91-93)：(7-9)；混合物与结合剂的质量比为(93.5-98)：(2-6.5)。
本发明采用钒铁合金和氮化硅铁作为原料，制备出了成分均匀可调、成本低廉、产品质量好的含氮硅钒铁合金球团，可用于替代成本较高的氮化硅钒铁合金用于高强度钢筋的冶炼，进而降低冶炼成本。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例的含氮硅钒铁合金球团包括合金组分和结合剂，合金组分与结合剂的质量比为97.5：2.5；其中：合金组分的组成见表1，合金组分主要含有钒(V)、氮(N)、硅(Si)，余量为铁和不可避免的杂质；结合剂由聚乙烯醇和纯碱组成，聚乙烯醇与纯碱的质量比为1：3。
本实施例的含氮硅钒铁合金球团的制备步骤如下：
分别对钒铁合金和氮化硅铁进行破碎，控制破碎后的钒铁合金的粒径≤3mm，破碎后的氮化硅铁的粒径≤1mm。
将破碎后的钒铁合金和氮化硅铁按上述质量配比混合搅拌，得到混合物；向混合物中加入水和结合剂，控制混合物与水的质量比为92：8，混合物与结合剂的质量比为93.5：6.5，搅拌10min后，经过皮带送入压球机压球，烘干、冷却，得到含氮硅钒铁合金球团。
实施例2
本实施例的含氮硅钒铁合金球团包括合金组分和结合剂，合金组分与结合剂的质量比为98：2；其中：合金组分的组成见表1，合金组分主要含有钒(V)、氮(N)、硅(Si)，余量为铁和不可避免的杂质；结合剂由糊精和白泥组成，糊精与白泥的质量比为1：3。
本实施例的含氮硅钒铁合金球团的制备步骤如下：
分别对钒铁合金和氮化硅铁进行破碎，控制破碎后的钒铁合金的粒径≤3mm，破碎后的氮化硅铁的粒径≤1mm。
将破碎后的钒铁合金和氮化硅铁按上述质量配比混合搅拌，得到混合物；向混合物中加入水和结合剂，控制混合物与水的质量比为91：9，混合物与结合剂的质量比为98：2，搅拌5min后，经过皮带送入压球机压球，烘干、冷却，得到含氮硅钒铁合金球团。
实施例3
本实施例的含氮硅钒铁合金球团包括合金组分和结合剂，合金组分与结合剂的质量比为98.5：1.5；其中：合金组分的组成见表1，合金组分主要含有钒(V)、氮(N)、硅(Si)，余量为铁和不可避免的杂质；结合剂由淀粉和黏土组成，淀粉与黏土的质量比为2：3。
本实施例的含氮硅钒铁合金球团的制备步骤如下：
分别对钒铁合金和氮化硅铁进行破碎，控制破碎后的钒铁合金的粒径≤3mm，破碎后的氮化硅铁的粒径≤1mm。
将破碎后的钒铁合金和氮化硅铁按上述质量配比混合搅拌，得到混合物；向混合物中加入水和结合剂，控制混合物与水的质量比为93：7，混合物与结合剂的质量比为97.5：2.5，搅拌8min后，经过皮带送入压球机压球，烘干、冷却，得到含氮硅钒铁合金球团。
对照例1
除合金组分的组成不同之外，其余与实施例1基本相同；本对照例的合金组分的组成见表1，合金组分主要含有钒(V)、氮(N)、硅(Si)，余量为铁和不可避免的杂质。
对照例2
除合金组分的组成不同之外，其余与实施例1基本相同；本对照例的合金组分的组成见表1，合金组分主要含有钒(V)、氮(N)、硅(Si)，余量为铁和不可避免的杂质。
表1各含氮硅钒铁合金球团的质量检测结果
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种含氮硅钒铁合金球团，其特征在于，包括合金组分，合金组分包括如下质量含量的组分：钒10-40％，氮12-17％，硅5-35％，余量为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的含氮硅钒铁合金球团，其特征在于，合金组分包括如下质量含量的组分：钒25-32％，氮13-17％，硅15-23％，余量为铁和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的含氮硅钒铁合金球团，其特征在于，还包括结合剂，合金组分与结合剂的质量比为(97.5-98.5)：(1.5-2.5)。
4.根据权利要求3所述的含氮硅钒铁合金球团，其特征在于，结合剂包括有机结合剂和无机结合剂，有机结合剂与无机结合剂的质量比为(1-2)：3。
5.根据权利要求4所述的含氮硅钒铁合金球团，其特征在于，有机结合剂包括聚乙烯醇、糊精、纤维素聚合物和淀粉中的至少一种；无机结合剂包括纯碱、白泥和黏土中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的含氮硅钒铁合金球团，其特征在于，该含氮硅钒铁合金球团的表观密度为5-6g/cm3。
7.权利要求1-6任一所述的含氮硅钒铁合金球团的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将钒铁合金和氮化硅铁破碎后按质量配比混合搅拌，得到混合物；
S2：将混合物造球后烘干、冷却，得到含氮硅钒铁合金球团。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，控制破碎后的钒铁合金的粒径≤3mm，破碎后的氮化硅铁的粒径≤1mm。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，造球包括：向混合物中加入水和结合剂，搅拌后送入压球机压球。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，混合物与水的质量比(91-93)：(7-9)；混合物与结合剂的质量比为(93.5-98)：(2-6.5)。
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