TWI829129B - 矽鐵釩及/或鈮合金、其製造及其用途 - Google Patents
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- F27B3/08—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces heated electrically, with or without any other source of heat
Abstract
本發明關於一種矽鐵釩及/或鈮(FeSi V及/或Nb)合金，其包含35-75重量百分比之Si、3-35重量百分比之V及/或Nb、至多2重量百分比之Al、至多25重量百分比之Mn、至多25重量百分比之Cr、至多0.15重量百分比之Ca、至多0.10重量百分比之Ti、至多0.10重量百分比之C、至多0.02重量百分比之Cu、至多0.05重量百分比之P、至多0.02重量百分比之S、其餘為Fe及附帶雜質。本發明亦關於一種製造FeSi V及/或Nb合金之方法及其在製鋼之用途。
Description
本發明關於一種矽鐵釩及/或鈮合金、一種製造矽鐵釩及/或鈮合金之方法及此合金之用途。更特定而言，本發明關於一種尤其適合在製鋼中作為添加劑之矽鐵釩及/或鈮合金。
已知釩金屬及鈮金屬為改良鋼品質之添加劑，如較細的晶粒尺寸而產生較高的強度、增加的硬化力、及經由碳化物及氮化物或碳氮化物沈澱之較高耐磨性。釩習知上以釩鐵合金之形式加入到液態鋼，最常見為FeV80(80%釩)。鈮習知上以鈮鐵合金之形式加入到液態鋼，最常見為具有60-70重量百分比之鈮之FeNb。釩鐵合金除了鐵及釩之外，及鈮鐵合金除了鐵及鈮之外，此等合金通常包括少量的矽、鋁、碳、硫、磷、鈦、鉻、砷、銅、與錳，且其中一些對煉鋼為重要雜質。釩鐵及鈮鐵合金的熔化溫度相當高，因此當被加入到鋼熔化物時溶解時間長，其可能導致寶貴的釩單元及鈮單元代替鋼進入熔渣中，因而降低產率(亦已知為回收率)。製造釩鐵合金及鈮鐵合金的習知方式為藉矽還原及藉鋁還原。在兩種方法中還原均在爐中實行，其中藉由以矽或以鋁反應而將氧化釩或氧化鈮還原。該製造方法的缺點為運作反應耗能及釩產率或鈮產率相當低，因為在處理期間大量的氧化釩或氧化鈮變成熔渣。
因此，現在需要一種用於製鋼之改良的釩及/或鈮添加劑。本發明之一目的為減輕、緩和或排除一個或以上的上示先行技藝中的缺點。
依照第一態樣提供一種矽鐵釩及/或鈮(FeSi V及/或Nb)合金，其包含35-75重量百分比之Si、3-35重量百分比之V及/或Nb、至多2重量百分比之Al、至多25重量百分比之Mn、至多25重量百分比之Cr、至多0.15重量百分比之Ca、至多0.10重量百分比之Ti、至多0.10重量百分比之C、至多0.02重量百分比之Cu、至多0.05重量百分比之P、至多0.02重量百分比之S、其餘為Fe及附帶雜質。
依照第一態樣之第一具體實施例，該FeSi V及/或Nb合金包含35-60重量百分比之Si、16-35重量百分比之V及/或Nb、至多2重量百分比之Al、至多25重量百分比之Mn、至多25重量百分比之Cr、至多0.15重量百分比之Ca、至多0.10重量百分比之Ti、至多0.10重量百分比之C、至多0.02重量百分比之Cu、至多0.05重量百分比之P、至多0.02重量百分比之S、其餘為Fe及附帶雜質。
依照第一態樣之第二具體實施例，該FeSi V及/或Nb合金包含51-75重量百分比之Si、3-35重量百分比之V及/或Nb、至多2重量百分比之Al、至多25重量百分比之Mn、至多25重量百分比之Cr、至多0.15重量百分比之Ca、至多0.10重量百分比之Ti、至多0.10重量百分比之C、至多0.02重量百分比之Cu、至多0.05重量百分比之P、至多0.02重量百分比之S、其餘為Fe及附帶雜質。
在第一態樣之第二具體實施例之一具體實施例，該FeSi V及/或Nb合金包含5-25重量百分比之V及/或Nb。
在第一態樣之第二具體實施例之一具體實施例，該FeSi V及/或Nb包含60-72重量百分比之Si。
以下具體實施例與第一態樣之任何第一或第二具體實施例相容。
依照一些具體實施例，該FeSi V及/或Nb包含至多0.5重量百分比之Al。
依照一些具體實施例，該FeSi V及/或Nb包含至多0.025重量百分比之Ti。
依照一些具體實施例，該FeSi V及/或Nb包含至多0.3重量百分比之Mn。
依照一些具體實施例，該FeSi V及/或Nb包含0.3-25重量百分比之Mn。
依照一些具體實施例，該FeSi V及/或Nb包含至多0.3重量百分比之Cr。
依照一些具體實施例，該FeSi V及/或Nb包含0.3-25重量百分比之Cr。
依照一些具體實施例，該FeSi V及/或Nb合金的熔化溫度為1250至1650℃之範圍。
依照一些具體實施例，該FeSi V及/或Nb合金為粒度分級在3-80毫米之間的粒子或團塊之形式，或為芯線之形式，或為胚塊之形式。
依照一些具體實施例，該FeSi V及/或Nb合金為用於製鋼之添加劑。
依照第二態樣提供一種製備依照第一態樣及第一態樣的任何具體實施例之矽鐵釩及/或鈮(FeSi V及/或Nb)合金之方法，該方法包含：
在容器中提供液態矽鐵合金；將含氧化釩原料及/或含氧化鈮原料加入到該液態矽鐵合金；將該液態矽鐵合金、與得自該含氧化釩原料之氧化釩及/或得自該含氧化鈮原料之氧化鈮進行混合及反應，藉此形成FeSi V及/或Nb合金之熔化物及熔渣；將該熔渣從該熔化物分離；及將該液態FeSi V及/或Nb合金凝固或流延。
依照該方法之一些具體實施例，該液態矽鐵合金係直接由還原爐提供，其中矽鐵為依照習知方法由原料如此製造。
依照該方法之一些具體實施例，該液態矽鐵合金係藉由將裝載的矽鐵合金進行再熔化而提供。
依照該方法之一些具體實施例，將該含氧化釩原料及/或含氧化鈮原料以在FeSi V及/或Nb合金中本質上提供目標量的元素釩及/或鈮(按重量)之量(按重量)加入。
依照該方法之一些具體實施例，該含氧化釩原料為一種或以上的選自氧化釩(II)、氧化釩(III)、氧化釩(IV)、氧化釩(V)、及/或釩之其他非主要氧化物的氧化釩相。
依照該方法之一些具體實施例，該含氧化鈮原料為一種或以上的選自氧化鈮(II)、氧化鈮(III)、氧化鈮(IV)、氧化鈮(V)、及/或鈮之其他非主要氧化物的氧化鈮相。
依照該方法之一些具體實施例，該氧化釩相為氧化釩(V) V
2O
5及/或氧化釩(III) V
2O
3。
依照該方法之一些具體實施例，該氧化鈮相為氧化鈮(V) Nb
2O
5及/或氧化鈮(III) Nb
2O
3。
依照該方法之一些具體實施例，該含氧化釩原料進一步包括包含有元素釩或氧化釩之工業廢料或礦石。
依照該方法之一些具體實施例，該含氧化鈮原料進一步包括包含有元素鈮或氧化鈮之工業廢料或礦石。
依照該方法之一些具體實施例，將熔渣修改化合物以按矽鐵合金總量計為0.5-30重量百分比之量加入到該液態矽鐵合金。
依照該方法之一些具體實施例，該熔渣修改化合物為CaO與MgO至少其中之一。
依照該方法之一些具體實施例，該液態矽鐵合金具有一般組成物：
45-90重量百分比之Si；
至多0.5重量百分比之C；
至多2重量百分比之Al；
至多1.5重量百分比之Ca；
至多0.1重量百分比之Ti；
至多26重量百分比之Mn；
至多26重量百分比之Cr；
至多0.02重量百分比之P；
至多0.005重量百分比之S；
其餘為Fe及附帶雜質。
依照該方法之一些具體實施例，該方法進一步包含在添加含氧化釩原料及/或含氧化鈮原料之前、同時、或之後，將鋁以按矽鐵與氧化釩及/或氧化鈮的總量計為至多約10重量百分比之量加入到該矽鐵熔化物。
依照該方法之一些具體實施例，將該液態矽鐵合金與含氧化釩原料及/或含氧化鈮原料、及任何添加的鋁及/或熔渣修改化合物，藉機械攪拌或氣體攪拌進行混合。
依照該方法之一些具體實施例，在液態FeSi V及/或Nb合金流延之前或期間將熔渣分離。
依照該方法之一些具體實施例，將凝固或已流延FeSi V及/或Nb合金壓碎且視情況按粒度組分而進行分級。
依照第三態樣提供一種依照第一態樣及第一態樣的任何具體實施例之FeSi V及/或Nb合金在含釩及/或鈮鋼之製造中作為添加劑之用途。
依照第三態樣之一些具體實施例，該含釩及/或鈮鋼選自但不限於彈簧鋼、工具鋼、鍛鋼、軌鋼、鋼筋鋼、厚板鋼、微合金車用鋼及飛機鋼。
本發明由下示詳細說明而變得明白。該詳細說明及指定實施例僅以例證方式揭示本發明之較佳具體實施例。所屬技術領域者由詳細說明中的指引而了解，在如所附申請專利範圍所定義之本發明範圍內可進行變化及修改。
因此應了解，在此使用的術語僅為了揭述特定具體實施例之目的，且不意圖為限制性。應注意，用於說明書及所附申請專利範圍的不定冠詞一(“a”、“an”)及該(“the”、“said”)意圖表示有一個或以上的該元件，除非內文明確另有指示。此外，文字「包含」、「包括」、「含有」、及類似文字並未排除其他的元件或步驟。
應了解，依照此術語之正常解讀，術語「附帶雜質」表示存在於FeSi V及/或Nb合金或矽鐵合金中的微量雜質元素。
應了解，本文中的術語「矽鐵合金」(亦可示為「矽鐵」、「FeSi合金」、或僅“FeSi”)為含鐵、視情況及高於雜質濃度之錳及/或鉻之矽基合金，其習知上在埋弧爐(SAF)中藉由將矽石或砂石以焦炭(或任何其他碳質還原劑)在鐵或鐵來源存在下進行碳熱還原而製造。市場上的常用FeSi調配物為具有15%、45%、65%、75%、及90%(按重量)之矽之矽鐵。如此製造的矽鐵合金一般包含約2重量百分比之其他元素，主要為鋁及鈣；然而，亦常見微量的碳、鈦、銅、錳、磷、及硫。本文中的矽鐵合金亦可包含錳及/或鉻作為合金元素。此合金亦可示為FeSiMn、FeSiCr及FeSiMnCr合金。在本文中，所有的此種可能合金均為了簡化而稱為矽鐵合金(或「矽鐵」、「FeSi合金」、或僅“FeSi”)，如上所示。
應了解，本文中的術語「矽鐵釩及/或鈮合金」(亦可示為「FeSi V及/或Nb合金」或僅「FeSi V及/或Nb」)為包含釩或鈮、或包含釩與鈮之矽鐵合金。除了釩及/或鈮之外，如在第一態樣中定義的其他元素亦可存在於該合金中。
應了解，術語「至多」當在內文中用於指示元素量時表示該元素可存在0重量百分比到至多所示的重量百分比值之範圍。
本發明之矽鐵釩及/或鈮(FeSi V及/或Nb)合金尤其適合在用於製造含釩及/或鈮鋼之製鋼中作為添加劑。依照本發明之第一態樣提供一種FeSi V及/或Nb合金，其包含35-75重量百分比之矽(Si)、3-35重量百分比之釩(V)及/或鈮(Nb)、至多2重量百分比之鋁(Al)、至多25重量百分比之錳(Mn)、至多25重量百分比之鉻(Cr)、至多0.15重量百分比之鈣(Ca)、至多0.10重量百分比之鈦(Ti)、至多0.10重量百分比之碳(C)、至多0.02重量百分比之銅(Cu)、至多0.05重量百分比之磷(P)、至多0.02重量百分比之硫(S)、其餘為鐵(Fe)及附帶雜質。
本發明之FeSi V及/或Nb合金因為幾個理由而尤其適合在製鋼中作為添加劑，例如該FeSi V及/或Nb合金的雜質低。FeSi V及/或Nb合金中的鋁含量低為有利的，因為當被加入到液態鋼時鋁可能造成夾雜物形成，如例如Al
2O
3夾雜物。這些型式的夾雜物在許多種鋼中有害，例如但不限於彈簧鋼及軌鋼。
此外，相較於習知FeV合金及習知FeNb合金，本發明之FeSi V及/或Nb合金在液態鋼中具有較低的熔化溫度及不同的同化途徑。相較於FeV及FeNb，該較低的熔化溫度及不同的同化途徑導致在液態鋼中有顯著較高的溶解速率。當被加入到液態鋼時，熔化溫度較低及溶解速率較高可導致低耗能，且會造成釩及/或鈮在熔化物中的較佳分布。
此外，溶解速率較高表示在製鋼製程中該矽鐵釩及/或鈮添加劑合金可在後期加入，其可導致鋼熔化物中的釩及/或鈮之氧化較少。另外，合金的溶解速率較高可防止加入的團塊重新浮出表面。重新浮出表面在高溫造成合金與大氣或熔渣之間的接觸，且會降低合金元素成為鋼熔化物的產率。相較於FeV及/或FeNb，其為吸熱性且因加入到鋼中而消耗大量熱，FeSi V及/或Nb熔化及溶解到鋼中需要較少的過熱。另一個優點為在使用FeSi V及/或Nb合金之合金製程中節省至多2個添加步驟的選項。其可減少製鋼製程所需時間及鋼場中所需設備，如各合金之儲槽/料斗。當由於每公斤成本高而人工處理如FeV及/或FeNb之微合金時，使用每公斤成本較低的FeSi V及/或Nb合金可節省此勞力。
矽為在製鋼中常見的添加劑。矽為鋼中的合金元素，已知增加強度、耐磨性、彈性、及抗鍋垢性。此外，Si降低鋼中的導電性及磁伸縮。Si在製鋼中亦被作為處理添加劑，如去氧劑及熔渣還原劑，其常以矽鐵合金加入。FeSi V及/或Nb中的矽保護力可尤其是有關半淨鋼，如HSLA鋼筋或SBQ鍛鋼級，以增加V及/或Nb產率。此外，矽保護力可對某些鋼等級減少真空脫氣勞力。相較於FeV及/或FeNb合金為較低的V及/或Nb含量連同矽之氧化保護力可有比先行技藝較不複雜的運輸及裝填。本質上，FeSi V及/或Nb可以如FeSi的相同方式處理。本發明FeSi V及/或Nb合金中的Si量在35至75重量百分比之間。在一具體實施例中，Si量為至少40重量百分比、至少45重量百分比、至少47重量百分比、或至少51重量百分比，如至少55重量百分比或至少58重量百分比。在一具體實施例中，Si量為至多72重量百分比，如至多70重量百分比、或至多68重量百分比、或至多60重量百分比。
本發明之FeSi V及/或Nb合金包含在3至35重量百分比之間的V及/或Nb。其表示如果僅V存在，則其可存在3至35重量百分比之範圍。如果僅Nb存在，則其可存在3至35重量百分比之範圍。如果V與Nb均存在，則V與Nb在合金中的總量在3至35重量百分比之範圍。如果V與Nb均存在，則其以所示範圍內的任何比例之V對Nb存在。釩及鈮形成安定的氮化物及/或碳化物及/或碳氮化物而造成鋼強度顯著增加。包含釩及/或鈮之鋼為如但不限於彈簧鋼、工具鋼、鍛鋼、軌鋼、鋼筋鋼、厚板鋼、微合金車用鋼及飛機鋼。依在不同鋼應用中應加入的所需釩及/或鈮量而定，FeSi V及/或Nb合金中的釩及/或鈮含量在一些具體實施例中可在5至30重量百分比之範圍。在一些具體實施例中，FeSi V及/或Nb合金中的釩及/或鈮含量可為至少5重量百分比、或至少9重量百分比、或至少10重量百分比，如至少16重量百分比。在一些具體實施例中，FeSi V及/或Nb合金中的釩及/或鈮含量可為至多25重量百分比、或至多20重量百分比、或至多15重量百分比、或至多10重量百分比。
該FeSi V合金中的V及/或Nb相對於Si之範圍可依由其所製造FeSi V及/或Nb合金之開始矽鐵合金中的Si量而定，例如FeSi65合金可提供比當由例如FeSi75合金開始時較高的V及/或Nb相對於Si之範圍。
在一些具體實施例中，該FeSi V及/或Nb合金可包含35-60重量百分比之Si及16-35重量百分比之V及/或Nb，如16-30重量百分比之V及/或Nb、或如16-25重量百分比之V及/或Nb，及如以上依照第一態樣所定義的其他元素(至多2重量百分比之Al、至多25重量百分比之Mn、至多25重量百分比之Cr、至多0.15重量百分比之Ca、至多0.10重量百分比之Ti、至多0.10重量百分比之C、至多0.02重量百分比之Cu、至多0.05重量百分比之P、至多0.02重量百分比之S、其餘為Fe及附帶雜質)。
在其他具體實施例中，該FeSi V及/或Nb合金可包含51至75重量百分比之Si，如55-75重量百分比之Si、或58-72重量百分比之Si、或60-72重量百分比之Si；及3-35重量百分比之V及/或Nb，如5至30重量百分比之V及/或Nb、如5-25重量百分比之V及/或Nb、或9-25重量百分比之V及/或Nb、或10-20重量百分比之V及/或Nb，及如以上依照第一態樣所定義的其他元素(至多2重量百分比之Al、至多25重量百分比之Mn、至多25重量百分比之Cr、至多0.15重量百分比之Ca、至多0.10重量百分比之Ti、至多0.10重量百分比之C、至多0.02重量百分比之Cu、至多0.05重量百分比之P、至多0.02重量百分比之S、其餘為Fe及附帶雜質)。
應了解，在以上定義的合金組成物中可實行數種V及/或Nb相對於Si之範圍。
以下有關其他元素Al、Mn、Cr、Ca、Ti、C、Cu、P、S、其餘為Fe及附帶雜質之量的揭示適用於各上述具體實施例，除非另有所述。
該FeSi V及/或Nb合金包含至多2重量百分比之Al、或至多1重量百分比之Al、至多0.5重量百分比之Al，例如0.001至0.4重量百分比之Al、或0.01至0.35重量百分比之Al、或至多0.2重量百分比之Al。在如彈簧鋼及軌鋼之鋼中，Al造成有害的夾雜物，如例如Al
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3夾雜物。因此，Al在FeSi V及/或Nb合金中的含量較佳為保持低。在FeSi V及/或Nb之製造中，液態矽鐵中的Al會與加入的氧化釩及/或氧化鈮之氧反應，而造成低濃度的Al。在本發明之合金中，Al含量在一些具體實施例中可為非常低，例如至多僅0.04重量百分比。
該FeSi V及/或Nb合金包含至多25重量百分比之Mn。錳一般在矽鐵基合金之製造中為雜質，且本發明之FeSi V及/或Nb合金可包含至多0.3重量百分比之Mn，一般為0.02-0.3重量百分比之範圍之Mn。當鋼中需要其作為合金元素時，Mn可如合金元素而存在於開始矽鐵合金中。因此，本發明之FeSi V及/或Nb合金可含有0.3-25重量百分比之範圍之錳。其他合適的Mn範圍為0.5-20重量百分比、或1-15重量百分比、2-12重量百分比、又或3-10重量百分比。
該FeSi V及/或Nb合金包含至多25重量百分比之Cr。鉻在矽鐵基合金之製造中可如雜質而存在，且本發明之FeSi V及/或Nb合金可包含至多0.3重量百分比之Cr，一般為0.02-0.3重量百分比之範圍之Cr。當鋼中需要其作為合金元素時，Cr可如合金元素而存在於開始矽鐵合金中。因此，本發明之FeSi V及/或Nb合金可含有0.3至25重量百分比之範圍之鉻。其他可能的Cr範圍為0.5-20重量百分比、或1-15重量百分比、2-12重量百分比、又或3-10重量百分比。
該FeSi V及/或Nb合金包含至多0.15重量百分比之Ca，例如0.01至0.15重量百分比。鈣亦為如此製造的矽鐵中的常見元素。在FeSi V及/或Nb製造期間，液態矽鐵中的一些Ca會與加入的氧化釩及/或氧化鈮之氧反應，且造成至多約0.15重量百分比之濃度的Ca。
該FeSi V及/或Nb合金包含至多0.10重量百分比之Ti，例如0.003至0.10重量百分比。鈦通常以低量存在於開始矽鐵合金中。鈦亦可來自在FeSi V及/或Nb合金製造期間加入的氧化釩原料及/或氧化鈮原料。鈦在一些鋼等級中有害，因為其可形成硬碳化物及氮化物，其導致脆性及低疲乏應力。因此，Ti在FeSi V及/或Nb合金中的含量較佳為儘可能低，如低於0.025重量百分比。
該FeSi V及/或Nb合金可包含微量的C、Cu、P、及S。該元素可通常以少量存在於如此製造的矽鐵中，或經由在FeSi V及/或Nb合金製造期間加入的氧化釩原料及/或氧化鈮原料及/或熔渣修改化合物而加入。所示量之該元素一般不危及製鋼。該FeSi V及/或Nb合金可包含至多0.10重量百分比之C，例如0.003至0.10重量百分比之C。該FeSi V及/或Nb合金可包含至多0.02重量百分比之Cu，例如0.001至0.02重量百分比之Cu、或0.001至0.01重量百分比。該FeSi V及/或Nb合金可包含至多0.05重量百分比之P，例如0.001至0.05重量百分比之P。該FeSi V及/或Nb合金可包含至多0.02重量百分比之S，例如0.001至0.02重量百分比之S。
依照任何上述具體實施例，該FeSi V及/或Nb合金有利為團塊形式。在本文中，術語「團塊」表示FeSi V及/或Nb合金之粒子或片(例如壓碎的FeSi V及/或Nb合金粒子)。FeSi V及/或Nb合金團塊可被製成不同的粒級。常用於製鋼之粒度分級為從約3毫米至約80毫米。術語粒度分級指團塊通過的篩網中的孔尺寸。應了解，依照應用而定，更小或更大尺寸的FeSi V及/或Nb團塊為可行的。因此，粒度分級可為從約3毫米，如從5毫米、如從約10毫米、如從約20毫米，到至多約80毫米、或至多約50毫米、或至多約30毫米、或至多約20毫米、或至多約10毫米。因為FeSi V及/或Nb團塊比FeV及/或FeNb較不強韌，固其可在常規FeSi壓碎機中被壓碎而得到方便地製造不同的粒度分級的選項。依照任何上述具體實施例，該FeSi V及/或Nb合金亦可為芯線或胚塊之形式。
依照任何上述具體實施例，該FeSi V及/或Nb合金的熔化溫度在約1250至約1650℃之範圍。本發明之FeSi V及/或Nb合金在鋼熔化物中的相當低的熔化溫度及同化途徑有被加入到鋼熔化物之FeSi V及/或Nb會快速溶解的效果。本案發明人實行的測試例如已顯示，粒度分級為約25毫米之本發明FeSi V團塊在約20秒內熔化，相較於FeV團塊僅在約60秒後熔解。
用於製備依照任何以上具體實施例之FeSi V及/或Nb合金之方法包含：在容器中提供液態矽鐵合金；將含氧化釩原料及/或含氧化鈮原料加入到該液態矽鐵合金；將該液態矽鐵合金、與得自該含氧化釩原料之氧化釩及/或得自該含氧化鈮原料之氧化鈮進行混合及反應，藉此形成FeSi V及/或Nb合金熔化物及熔渣；將該熔渣從FeSi V及/或Nb合金的熔化物分離；及將該液態FeSi V及/或Nb合金凝固或流延。
液態矽鐵合金與氧化釩及/或氧化鈮之間的反應快速而可有高生產速率。該FeSi V及/或Nb合金可在例如澆斗或在類似容器中實行，如坩堝或熔化鍋，包括任何種類之爐。因為澆斗中的液態FeSi在任何矽鐵製造方法中發生，故其無需供應外部能量而加熱，如使用爐，如此優於得到釩及/或鈮鐵合金之先行技藝，而可有在經濟上及生態上的節約。從放熱反應釋放的能量對FeSi製造會產生額外的經濟益處。通常存在於矽鐵合金(如此製造)中的鋁及鈣在與氧化釩及/或氧化鈮反應期間被消耗，且導致鋁及鈣含量非常低的FeSi V及/或Nb合金。此外，相較於習知製造釩鐵合金FeV及/或鈮鐵合金FeNb之方法，本發明製造FeSi V及/或Nb合金之方法亦導致來自加入到FeSi合金的氧化釩及/或氧化鈮(例如五氧化釩及/或五氧化鈮)之高V及/或Nb產率。因此，相較於習知的FeV及FeNb製造，本發明之方法精巧，節省成本，且更為環境友善。
以下製造FeSi V及/或Nb合金之方法的詳細說明適用於任何上述本發明FeSi V及/或Nb合金之具體實施例。
該液態矽鐵合金可直接由還原爐提供，一般為埋弧爐(SAF)，其中矽鐵合金係依照習知方法製造。或者，該液態矽鐵合金可藉由將裝載的矽鐵進行再熔化而提供，其可為經精煉的、或將如此製造的矽鐵合金與凝固的矽鐵(藉任何合適的加熱裝置變成液態)的組合進行再熔化而提供。
該製備FeSi V及/或Nb合金之方法可在澆斗中、或在任何適合保持液態矽鐵的容器中實行，如坩堝或熔化鍋，包括任何種類之爐。矽鐵熔化物在添加含氧化釩原料及/或含氧化鈮原料前的溫度理想地為約1400至約1700℃之範圍。
依照該方法，將含氧化釩原料(例如V
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5)及/或含氧化鈮原料(例如Nb
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5)加入到液態矽鐵合金。該含氧化釩原料及/或含氧化鈮原料可以在FeSi V及/或Nb合金中本質上提供目標量的元素釩及/或鈮(按重量)之量(按重量)加入。添加含氧化釩原料及/或含氧化鈮原料之方法可以任何確保氧化釩及/或氧化鈮與液態矽鐵之間接觸的方便方式實行。
該含氧化釩原料可為一種或以上的氧化釩相，如氧化釩(II)、氧化釩(III)、氧化釩(IV)、氧化釩(V)、及/或釩之其他非主要氧化物。該氧化釩較佳為氧化釩(V) (V
2O
5)及/或氧化釩(III) (V
2O
3)。該含氧化釩原料亦可包括包含有元素釩或氧化釩之工業廢料或礦石。
該含氧化鈮原料可為一種或以上的氧化鈮相，如氧化鈮(II)、氧化鈮(III)、氧化鈮(IV)、氧化鈮(V)、及/或鈮之其他非主要氧化物。該氧化鈮較佳為氧化鈮(V) (Nb
2O
5)及/或氧化鈮(III) (Nb
2O
3)。該含氧化鈮原料亦可包括包含有元素鈮或氧化鈮之工業廢料或礦石。
氧化釩及/或氧化鈮的還原反應導致形成氧化物化合物，通常示為熔渣。熔渣修改化合物可被加入到矽鐵熔化物以修改在反應期間形成的熔渣。該熔渣修改化合物可為CaO及/或MgO，且可以按最初矽鐵合金總量計為最終合金之約0.5-30重量百分比之量加入。所需量係基於氧化釩及/或氧化鈮之加入量。該熔渣修改化合物可在添加含氧化釩原料及/或含氧化鈮原料之前或期間被加入。熔渣組成物被以得到低黏度及低熔化熔渣的方式修改，而可在還原反應期間具有良好的熔渣/金屬接觸。另外，其可在流延前為了良好的金屬/熔渣分離而被修改。在反應期間製造及添加的熔渣均浮在熔化物上，使得任何在反應期間形成的廢料及形成的熔渣化合物累積在浮在熔化物頂上的熔渣層中。
用於製造FeSi V及/或Nb合金之開始矽鐵合金之一般組成物應為45-90重量百分比之Si、至多0.5重量百分比之C、至多2重量百分比之Al、至多1.5重量百分比之Ca、至多0.1重量百分比之Ti、至多26重量百分比之Mn、至多26重量百分比之Cr、至多0.02重量百分比之P、至多0.005重量百分比之S、其餘為Fe及附帶雜質；
開始矽鐵合金之組成物的實例為：45-90重量百分比之Si、至多0.5重量百分比之C、至多2重量百分比之Al、至多1.5重量百分比之Ca、至多0.1重量百分比之Ti、至多0.5重量百分比之Mn、至多0.5重量百分比之Cr、至多0.02重量百分比之P、至多0.005重量百分比之S、其餘為Fe及附帶雜質；
45-90重量百分比之Si、至多0.5重量百分比之C、至多2重量百分比之Al、至多1.5重量百分比之Ca、至多0.1重量百分比之Ti、0.5-26重量百分比之Mn、至多0.5重量百分比之Cr、至多0.02重量百分比之P、至多0.005重量百分比之S、其餘為Fe及附帶雜質；
45-90重量百分比之Si、至多0.5重量百分比之C、至多2重量百分比之Al、至多1.5重量百分比之Ca、至多0.1重量百分比之Ti、至多0.5重量百分比之Mn、0.5-26重量百分比之Cr、至多0.02重量百分比之P、至多0.005重量百分比之S、其餘為Fe及附帶雜質；
45-90重量百分比之Si、至多0.5重量百分比之C、至多2重量百分比之Al、至多1.5重量百分比之Ca、至多0.1重量百分比之Ti、0.5-26重量百分比之Mn、0.5-26重量百分比之Cr、至多0.02重量百分比之P、至多0.005重量百分比之S、其餘為Fe及附帶雜質。
依照該方法之一些具體實施例，開始矽鐵合金中的Si量為70-80重量百分比。
如此製造的矽鐵合金包含少量得自原料之Al，一般為至多1.5重量百分比之量。本發明之開始矽鐵合金可包含至多2重量百分比之Al，例如0.01-2重量百分比。當將含氧化釩原料及/或含氧化鈮原料加入到液態矽鐵合金時，存在於該液態矽鐵中的金屬Al與氧化釩及/或氧化鈮之氧反應而將釩及/或鈮還原，且生成純V及/或Nb及熱，而被氧化的Al會累積在熔渣中。液態矽鐵合金中的Si亦與氧化釩及/或氧化鈮之氧反應而造成氧化釩及/或氧化鈮還原成元素V及/或Nb，而被氧化的Si亦會累積在熔渣相中。在本混合物中，Si的反應性低於Al；因此，存在於矽鐵合金中的本質上大部分Al會與氧化釩及/或氧化鈮之氧反應，而在製造的FeSi V及/或Nb合金中生成非常低量的鋁。鈣亦為矽鐵合金中的常見元素，通常為至多約1.5重量百分比之量。存在於液態矽鐵合金中的Ca亦與氧化釩及/或氧化鈮之氧反應而生成純V及/或Nb及熱，其在製造的FeSi V及/或Nb合金中生成低量的Ca。
額外的鋁可被加入到液態矽鐵合金，以增加熔化物中含有的可用於還原氧化釩及/或氧化鈮之Al量。當將FeSi V及/或Nb合金中的矽量保持在較高範圍中而製造具有高量釩及/或鈮之FeSi V及/或Nb合金時，如由V及/或Nb量為20重量百分比之FeSi V及/或Nb(FeSi V及/或Nb 20)、至多FeSi V及/或Nb 25、或至多FeSi V及/或Nb 30、甚至至多 FeSi V及/或Nb 35，其特別貼切。如果將額外的鋁加入到矽鐵熔化物，則該添加可在添加含氧化釩原料及/或含氧化鈮原料之前、期間或之後完成，較佳為期間或之後。鋁可以按矽鐵與氧化釩及/或氧化鈮的總量計為至多約10重量百分比、或至多約5重量百分比、或至多約1重量百分比之量加入。
該液態矽鐵合金較佳為在添加含氧化釩原料及/或含氧化鈮原料與任何添加的鋁及/或熔渣修改化合物期間，及在還原反應期間被攪拌，以確保V氧化物及/或Nb氧化物與金屬接觸。該熔化物係藉所屬技術領域熟知的機械攪拌及/或氣體攪拌裝置方便地攪拌。
熔渣可在液態FeSi V及/或Nb合金流延之前或期間被分離。在反應結束後將熔渣從FeSi V及/或Nb熔化物分離，而生成鋁及鈣非常低的純化FeSi V及/或Nb。FeSi V及/或Nb合金可依照所屬技術領域熟知的方法被流延或凝固。凝固或已流延金屬可被壓碎及按粒度組分而被分級而適用於不同的應用領域。
本發明之FeSi V及/或Nb合金可在製鋼中作為添加劑，尤其是作為用於製造含釩及/或含鈮鋼之添加劑。該含釩及/或鈮鋼可選自但不限於彈簧鋼、工具鋼、鍛鋼、軌鋼、鋼筋鋼、厚板鋼、微合金車用鋼及飛機鋼。
現在令人意外地發現，FeSiV及FeSiNb具有比個別的鐵合金(FeV及FeNb)高的釩產率及鈮產率。其因釩及鈮均為稀有合金且相當高價而特別有利。此外，現在令人意外地發現，FeSiV及FeSiNb合金比先行技藝合金(FeV及FeNb)溶解更快速。如此使合金元素很快結合到鋼中且防止V及/或Nb被進一步氧化或包埋到熔渣中。
一種製造鋼(如彈簧鋼、工具鋼、鍛鋼、軌鋼、鋼筋鋼、厚板鋼、微合金車用鋼及飛機鋼)之方法包含添加一種FeSi V及/或Nb合金，其包含35-75重量百分比之矽(Si)、3-35重量百分比之釩(V)及/或鈮(Nb)、至多2重量百分比之鋁(Al)、至多25重量百分比之錳(Mn)、至多25重量百分比之鉻(Cr)、至多0.15重量百分比之鈣(Ca)、至多0.10重量百分比之鈦(Ti)、至多0.10重量百分比之碳(C)、至多0.02重量百分比之銅(Cu)、至多0.05重量百分比之磷(P)、至多0.02重量百分比之硫(S)、其餘為鐵(Fe)及附帶雜質。該製鋼方法包含添加任何上述具體實施例之FeSi V及/或Nb合金。
實施例 實施例 1. FeSiV合金之製造
準備5個用於製造本發明FeSiV合金之試驗。以下表1顯示用於5個FeSiV測試製造的FeSi75及V
2O
5之原料量。另外顯示修改熔渣之石灰(CaO)量及系統中的總Al。溫度(T)被設定為在添加V
2O
5前高於FeSiV合金的熔點。在添加V
2O
5、石灰及任何鋁之期間攪拌液態矽鐵合金。所製造的組成物示於表之右部。在出鐵期間，所製造的FeSiV合金的純度以分離熔渣及金屬為重要的。
表1：FeSi、氧化釩、石灰、與鋁之量及溫度。所製造的FeSiV合金組成物之分析。
| 添加 | 分析 | ||||||||
| 測試 | FeSi (kg) | V 2O 5(kg) | 石灰 (kg) | 添加的Al* (kg) | T (℃) | Si (wt%) | V (wt%) | Fe (wt%) | Al (wt%) |
| 1 | 10.0 | 1.84 | 1.00 | 0.01 | 1565 | 67.1 | 9.4 | 22.8 | 0.020 |
| 2 | 7.94 | 1.46 | 0.80 | 0.11 | 1588 | 68.5 | 10.0 | 21.6 | 0.035 |
| 3 | 10.0 | 3.78 | 2.00 | 0.28 | 1585 | 58.7 | 19.2 | 21.4 | 0.024 |
| 4 | 10.0 | 1.83 | 1.00 | 0.06 | 1620 | 67.0 | 9.7 | 22.8 | 0.015 |
| 5 | 8.80 | 5.30 | 2.80 | 0.19 | 1630 | 49.7 | 29.5 | 17.8 | 0.29 |
| *添加的Al包括得自FeSi之Al及分別加入的Al。 |
分析顯示本發明方法製造的各生成的FeSiV合金具有相當低的鋁量。因此，該FeSiV合金非常適合在其中鋁量應保持低之製鋼中作為添加劑。
由包含Mn及Cr作為合金元素且Mn或Cr含量為5重量百分比、14重量百分比、或25重量百分比之FeSi合金開始，會生成包含Mn及/或Cr之FeSi V及/或Nb合金。計算具有如以下表2所示的組成物之FeSiV合金的情形。
表2：FeSiMn/FeSiCr、氧化釩、石灰、及由將V
2O
5加入到FeSiMn或FeSiCr中而生成的合金組成物之量
| 添加 | 生成的合金 | |||||||||||
| FeSiCr/FeSiMn合金 | 石灰 | V 2O 5 | ||||||||||
| Si wt% | Fe wt% | Mn wt% | Cr wt% | kg | kg | kg | Kg | Si wt% | V wt% | Fe wt% | Mn wt% | Cr wt% |
| 70 | 25 | 5 | 0 | 9.7 | 1 | 1.8 | 10 | 60.9 | 10 | 24 | 4.8 | 0.0 |
| 70 | 25 | 5 | 0 | 9.4 | 2 | 3.6 | 10 | 51.9 | 20 | 23 | 4.7 | 0.0 |
| 69 | 26 | 0 | 5 | 9.7 | 1 | 1.8 | 10 | 60.9 | 10 | 24 | 0.0 | 4.8 |
| 69 | 26 | 0 | 5 | 9.4 | 2 | 3.6 | 10 | 51.9 | 20 | 23 | 0.0 | 4.7 |
| 62 | 24 | 14 | 0 | 9.7 | 1 | 1.8 | 10 | 53.2 | 10 | 23 | 13.6 | 0.0 |
| 62 | 24 | 14 | 0 | 9.4 | 2 | 3.6 | 10 | 44.4 | 20 | 23 | 13.1 | 0.0 |
| 59 | 27 | 0 | 14 | 9.7 | 1 | 1.8 | 10 | 53.2 | 10 | 23 | 0.0 | 13.6 |
| 59 | 27 | 0 | 14 | 9.4 | 2 | 3.6 | 10 | 44.4 | 20 | 23 | 0.0 | 13.1 |
| 52 | 23 | 25 | 0 | 9.7 | 1 | 1.8 | 10 | 43.5 | 10 | 22 | 24.2 | 0.0 |
| 52 | 23 | 25 | 0 | 9.4 | 2 | 3.6 | 10 | 35.0 | 20 | 22 | 23.4 | 0.0 |
| 46 | 29 | 0 | 25 | 9.7 | 1 | 1.8 | 10 | 43.5 | 10 | 22 | 0.0 | 24.2 |
| 46 | 29 | 0 | 25 | 9.4 | 2 | 3.6 | 10 | 35.0 | 20 | 22 | 0.0 | 23.4 |
準備使用FeSiMn或FeSiCr作為原料而製造本發明FeSiV合金之又一試驗。以下表3顯示用於2種FeSiV之測試製造的FeSiMn或FeSiCr之原料量。另外顯示修改熔渣之石灰(CaO)量及系統中的總Al。在添加V
2O
5、石灰及任何鋁之期間攪拌液態合金。所製造的組成物示於表3之右部。
表3：FeSiMn/FeSiCr、石灰、鋁、V
2O
5之量。所製造的合金組成物之分析。
實施例 2. FeSiNb合金之製造
| 添加 | 分析 | ||||||||||||
| FeSiCr/FeSiMn合金 | 石灰 | V 2O 5 | Al | ||||||||||
| Si wt% | Fe wt% | Mn wt% | Cr wt% | kg | kg | kg | kg | T (℃) | Si wt% | V wt% | Fe wt% | Mn wt% | Cr wt% |
| 63 | 21 | 14 | 9.7 | 1.0 | 1.8 | 0.1 | 1600 | 56 | 10 | 19 | 13 | ||
| 60 | 24 | 15 | 9.7 | 1.0 | 1.8 | 0.1 | 1650 | 53 | 10 | 23 | 15 |
準備3個用於製造本發明FeSiNb合金之試驗。以下表4顯示用於3個FeSiNb測試製造之FeSi75及Nb
2O
5之原料量。另外顯示修改熔渣之石灰(CaO)量及系統中的總Al。溫度(T)被設定為在添加Nb
2O
5前高於FeSiNb合金的熔點。在添加Nb
2O
5、石灰及任何鋁之期間攪拌液態矽鐵合金。所製造的組成物示於表4之右部。在出鐵期間，所製造的FeSiNb合金的純度以分離熔渣及金屬為重要的。
表4：FeSi、氧化鈮、石灰、與鋁之量及溫度。所製造的FeSiNb合金組成物之分析。
實施例 3. FeSiV相對於FeV80的溶解行為之比較
| 添加 | 分析 | ||||||||
| 測試 | FeSi (kg) | Nb 2O 5(kg) | 石灰 (kg) | Al (kg) | T (℃) | Si (wt%) | Nb (wt%) | Fe (wt%) | Al (wt%) |
| 1 | 9 | 1.4 | 0.6 | 0.2 | 1550 | 70 | 9 | 21 | 0.25 |
| 2 | 9 | 3.1 | 1.2 | 0.5 | 1550 | 58 | 19 | 22 | 0.29 |
| 3 | 9 | 5.1 | 2.0 | 0.8 | 1650 | 47 | 32 | 21 | 0.35 |
為了證明本發明之FeSi V的溶解行為比作為實例之市售合金快，在溫度為1600℃之低合金鋼浴中將FeSiV10(具有約10%之V之FeSiV)及FeSiV20(具有約20%之V之FeSiV)合金的溶解行為比較FeV80的溶解行為。溶解時間可以由文獻得知的不同技術測量。實例為將荷重元(load cell)連接鐵合金並測量重量損失[Argyropoulus, 1983]，或按固定時間間隔取得鋼熔化物樣品並分析元素含量[Gourtsoyannis等人，1984]。
圖1為顯示依照本發明之FeSiV10合金及FeSiV20合金在低合金鋼熔化物中在約1600℃的溫度的溶解時間，相較於標準市售FeV80合金之圖。該圖顯示溶解時間相對於不同粒度分級之FeSiV10及FeSiV20以及FeV80團塊。圖1顯示對尺寸為25毫米之及FeV80測量的溶解時間比FeSiV10的溶解時間長超過3倍。相較於FeSiV10及FeSiV20合金，FeV80的溶解時間隨加入到鋼熔化物之團塊的尺寸增加而變得顯著較長。較快的溶解時間縮短製鋼製程時間，因而較先行技藝解決方案節省成本並增加彈性。
實施例4. FeSiV10相對於FeV80的產率測試
為了證明本發明之合金對製造鋼的產率行為及效用，進行FeSiV10對比FeV80的測試。在1600℃之100公斤電弧爐中製造6份組成物相同的鋼熔化物。使用鋁將鋼去氧並以除了矽與釩以外的必要合金元素進行合金。使用情況1 對3份熔化物進行合金：添加FeSi75與FeV80，及使用情況2 對3份熔化物進行合金：添加FeSiV10。
在添加合金前後取得鋼熔化物樣品並以ICP(感應耦合電漿)法分析。另外，分析溶質氧、總氧、合金前樣品、及澆斗樣品以偵測任何可能的不合常規物。使用加入到熔化物中的釩及矽、與在ICP分析中分析的釩及矽的比較來計算產率。結果示於以下表5。
表5：得自6個54SiCrV6鋼之製鋼測試的平均產率
| 平均產率 | ||
| 合金 | 釩 | 矽 |
| FeSi75+FeV80 | 90.4 % | 92.2 % |
| FeSiV10 | 93.9 % | 92.8 % |
| 改良 | +3.5 % | +0.6 % |
由表5可見到，實測FeSiV10的釩產率平均比由FeV80高3.5%。平均矽產率則類似。
此試驗證明本發明不僅有效率地從氧化物得到各合金元素，亦因各合金的產率較高而改良製鋼製程。
實施例 5.包含釩及鈮之合金之製造
使用本發明可製造由如表6所述的氧化物之釩與鈮組合合金。該合金可以單或二步驟製程製造。其差異為在二步驟製程中，例如首先由具有各理想的Al及石灰添加量之氧化物而製造FeSi V。然後將熔渣移除，及將Nb以氧化物加入到具有各理想的Al及石灰添加量之液態FeSiV。繼而可將熔渣修改以助於在流延前除熔渣。以上述相同方式可藉由以FeSi Nb開始及將V以氧化物加入到液態FeSiNb而製造合金。
表6：FeSi、氧化釩、氧化鈮、石灰、鋁、及生成合金組成物之量。
實施例 6. FeSiVNb合金之製造
| 添加 | 生成合金 | ||||||||
| FeSi (kg) | V 2O 5(kg) | Nb 2O 5(kg) | 石灰 (kg) | Al (kg) | Si (wt%) | Fe (wt%) | V (wt%) | Nb (wt%) | kg |
| 9.4 | 0.9 | 0.7 | 0.7 | 0.2 | 66 | 24 | 5 | 5 | 10 |
| 9.2 | 1.8 | 0.7 | 1.1 | 0.3 | 62 | 23 | 10 | 5 | 10 |
| 9.1 | 0.9 | 1.4 | 0.9 | 0.3 | 62 | 23 | 5 | 10 | 10 |
| 8.9 | 1.8 | 1.4 | 1.4 | 0.4 | 58 | 22 | 10 | 10 | 10 |
| 8.7 | 2.7 | 1.4 | 1.8 | 0.4 | 53 | 22 | 15 | 10 | 10 |
| 8.5 | 1.8 | 2.1 | 1.6 | 0.5 | 54 | 21 | 10 | 15 | 10 |
| 9.0 | 2.7 | 0.7 | 1.6 | 0.3 | 57 | 23 | 15 | 5 | 10 |
| 8.7 | 0.9 | 2.1 | 1.1 | 0.4 | 58 | 22 | 5 | 15 | 10 |
| 8.3 | 2.7 | 2.1 | 2.0 | 0.6 | 49 | 21 | 15 | 15 | 10 |
| 8.5 | 3.6 | 1.4 | 2.2 | 0.5 | 49 | 21 | 20 | 10 | 10 |
| 8.1 | 1.8 | 2.9 | 1.8 | 0.6 | 50 | 20 | 10 | 20 | 10 |
| 7.7 | 3.6 | 2.9 | 2.7 | 0.8 | 41 | 19 | 20 | 20 | 10 |
準備用於製造本發明FeSiVNb合金之試驗。以下表7顯示用於FeSiVNb測試製造之FeSi75、V
2O
5及Nb
2O
5之原料量。另外顯示修改熔渣之石灰(CaO)量及系統中的總Al。溫度(T)被設定為在添加任何氧化物前高於FeSiVNb合金的熔點。在添加V
2O
5、Nb
2O
5、石灰、及任何鋁之期間攪拌液態矽鐵合金。所製造的組成物示於表7之右部。在出鐵期間，所製造的FeSiVNb合金的純度以分離熔渣及金屬為重要的。
表7：FeSi、氧化釩、氧化鈮、石灰、及鋁之量及溫度。所製造的FeSiVNb合金組成物之分析。
| 添加 | 分析 | |||||||||
| FeSi (kg) | V 2O 5(kg) | N 2O 5(kg) | 石灰 (kg) | Al (kg) | T (℃) | Si (wt%) | V (wt%) | Nb (wt%) | Fe (wt%) | Al (wt%) |
| 9.0 | 1.93 | 1.51 | 1.68 | 0.44 | 1700 | 57 | 8.8 | 10.6 | 23 | 0.1 |
所屬技術領域者認知，本發明不限於上述較佳具體實施例。所屬技術領域者進一步認知，在所附申請專利範圍之範圍內的修改及變化為可行的。另外，所屬技術領域者在實行所請求之發明時經由研究本揭示及所附申請專利範圍可了解及進行所揭示的具體實施例之變更。
無
圖1為顯示依照本發明之一具體實施例的FeSiV10合金及FeSiV20合金、以及標準FeV80合金在鋼熔化物中的溶解時間比較之圖。
Claims (30)
- 一種矽鐵釩及/或鈮(FeSi V及/或Nb)合金，其包含：35至75重量百分比之Si；3至35重量百分比之V及/或Nb；0.001至2重量百分比之Al；至多25重量百分比之Mn；至多25重量百分比之Cr；至多0.15重量百分比之Ca；0.003至0.10重量百分比之Ti；至多0.10重量百分比之C；至多0.02重量百分比之Cu；至多0.05重量百分比之P；至多0.02重量百分比之S；其餘為Fe及附帶雜質。
- 如請求項1之FeSi V及/或Nb合金，其包含35至60重量百分比之Si、16至35重量百分比之V及/或Nb、0.001至2重量百分比之Al、至多25重量百分比之Mn、至多25重量百分比之Cr、至多0.15重量百分比之Ca、0.003至0.10重量百分比之Ti、至多0.10重量百分比之C、至多0.02重量百分比之Cu、至多0.05重量百分比之P、至多0.02重量百分比之S、其餘為Fe及附帶雜質。
- 如請求項1之FeSi V及/或Nb合金，其包含51至75重量百分比之Si、3至35重量百分比之V及 /或Nb、0.001至2重量百分比之Al、至多25重量百分比之Mn、至多25重量百分比之Cr、至多0.15重量百分比之Ca、0.003至0.10重量百分比之Ti、至多0.10重量百分比之C、至多0.02重量百分比之Cu、至多0.05重量百分比之P、至多0.02重量百分比之S、其餘為Fe及附帶雜質。
- 如請求項1或3之FeSi V及/或Nb合金，其包含5至25重量百分比之V及/或Nb。
- 如請求項1或3之FeSi V及/或Nb合金，其包含60至72重量百分比之Si。
- 如請求項1至3中任一項之FeSi V及/或Nb合金，其包含0.001至0.5重量百分比之Al。
- 如請求項1至3中任一項之FeSi V及/或Nb合金，其包含0.003至0.025重量百分比之Ti。
- 如請求項1至3中任一項之FeSi V及/或Nb合金，其包含至多0.3重量百分比之Mn。
- 如請求項1至3中任一項之FeSi V及/或Nb合金，其包含0.3至25重量百分比之Mn。
- 如請求項1至3中任一項之FeSi V及/或Nb合金，其包含至多0.3重量百分比之Cr。
- 如請求項1至3中任一項之FeSi V及/或Nb合金，其包含0.3至25重量百分比之Cr。
- 如請求項1至3中任一項之FeSi V及/或Nb合金，其中該FeSi V及/或Nb合金的熔化溫度為1250至1650℃之範圍。
- 如請求項1至3中任一項之FeSi V及/或Nb合金，其中該FeSi V及/或Nb合金為粒度分級在3毫米至80毫米之粒子或團塊之形式，或為芯線之形式，或為胚塊之形式。
- 如請求項1至3中任一項之FeSi V及/或Nb合金，其中該FeSi V及/或Nb合金為用於製鋼之添加劑。
- 一種製造如請求項1至14中任一項之矽鐵釩及/或鈮(FeSi V及/或Nb)合金之方法，該方法包含：- 在容器中提供液態矽鐵合金；- 將含氧化釩原料及/或含氧化鈮原料加入到該液態矽鐵合金；- 將該液態矽鐵合金、與來自該含氧化釩原料之氧化釩及/或來自該含氧化鈮原料之氧化鈮進行混合及反應，藉此形成FeSi V及/或Nb合金之熔化物及熔渣；- 將該熔渣從該熔化物分離；及- 將該液態FeSi V及/或Nb合金凝固或流延。
- 如請求項15之方法，其中該液態矽鐵合金係直接由還原爐提供，其中矽鐵為依照習知方法由原料而被製造。
- 如請求項15之方法，其中該液態矽鐵合金係藉由將裝載的矽鐵合金進行再熔化而提供。
- 如請求項15至17中任一項之方法，其中將該含氧化釩原料及/或該含氧化鈮原料以在FeSi V及/ 或Nb合金中本質上提供目標量的元素釩及/或鈮(按重量)之量(按重量)加入。
- 如請求項15至17中任一項之方法，其中該含氧化釩原料為一種或以上的選自氧化釩(II)、氧化釩(III)、氧化釩(IV)、氧化釩(V)、及/或釩之其他非主要氧化物的氧化釩相，及/或該含氧化鈮原料為一種或以上的選自氧化鈮(II)、氧化鈮(III)、氧化鈮(IV)、氧化鈮(V)、及/或鈮之其他非主要氧化物的氧化鈮相。
- 如請求項19之方法，其中該氧化釩相為氧化釩(V)V2O5及/或氧化釩(III)V2O3，及/或該氧化鋁相為氧化鈮(V)Nb2O5及/或氧化鈮(III)Nb2O3。
- 如請求項19之方法，其中該含氧化釩原料進一步包括包含有元素釩或氧化釩之工業廢料或礦石，及/或該含氧化鈮原料進一步包括包含有元素鈮或氧化鈮之工業廢料或礦石。
- 如請求項15至17中任一項之方法，其進一步包含將熔渣修改化合物以按矽鐵合金總量計為0.5至30重量百分比之量加入到該液態矽鐵合金。
- 如請求項22之方法，其中該熔渣修改化合物為CaO與MgO至少其中之一。
- 如請求項15至17中任一項之方法，其中該液態矽鐵合金具有一般組成物：45至90重量百分比之Si；至多0.5重量百分比之C；0.001至2重量百分比之Al； 至多1.5重量百分比之Ca；0.003至0.1重量百分比之Ti；至多26重量百分比之Mn；至多26重量百分比之Cr；至多0.02重量百分比之P；至多0.005重量百分比之S；其餘為Fe及附帶雜質。
- 如請求項15至17中任一項之方法，其進一步包含在添加該含氧化釩原料及/或該含氧化鈮原料之前、同時、或之後，將鋁以按矽鐵與氧化釩及/或氧化鈮的總量計為至多10重量百分比之量加入到該矽鐵熔化物。
- 如請求項15至17中任一項之方法，其包含將該液態矽鐵合金與該含氧化釩原料及/或該含氧化鈮原料、及任何添加的鋁及/或熔渣修改化合物，藉機械攪拌或氣體攪拌進行混合。
- 如請求項15至17中任一項之方法，其中在該液態FeSi V及/或Nb合金流延之前或期間將該熔渣分離。
- 如請求項15至17中任一項之方法，其進一步包含將凝固或已流延的FeSi V及/或Nb合金壓碎且視情況按粒度組分而進行分級。
- 一種如請求項1至14中任一項之FeSi V及/或Nb合金之用途，其係在含釩及/或鈮鋼之製造中作為添加劑。
- 如請求項29之用途，其中該含釩及/或鈮鋼選自彈簧鋼、工具鋼、鍛鋼、軌鋼、鋼筋鋼、厚板鋼、微合金車用鋼及飛機鋼。
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