專利名稱：一種高密度釩氮合金的生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明是一種高密度生產(chǎn)釩氮合金的方法，屬于新材料領域。
背景技術：
1925年，利用松樹燒成的木炭，F(xiàn)riederich和Sittig(E. Friederich and L. Sittig， Z. Anorg. Allg. Chem., 1925, 144， 169)以丫203為原料，在120()GC制備了氮化釩。
1975年，用氨氣還原五氧化二釩，Guidotti等人(R. A. Guidotti, G. B. Atkinson and D. G. Kesterke， Report of Investigation No. 8079， US Bureau of Mines, Washington DC, 1975)也得到氮化釩。，
1995年，采用甲烷在1180。C下，Rajat和S. T. Oyama (Journal of Solid State Chemistry, 1995, 120， 320-326)還原五氧化二釩合成碳化釩的方法。
2000年，采用五氧化二釩，在高溫下1200—1800。在中頻感應爐用碳還原法， Prabhat Kumar Tripathy [Journal of Materials Chemistry, 2001, 11, 691-695 )]制備了 氮化釩。
2003年，Xiaogang Yang等人[Chemistry Letters Vol.32, No.3 (2003)]報道納米 晶氮化釩研究成果。
在上述研究中，或沒有提及表觀密度，或為粉樣只能用作粉末冶金的添加劑。
VANITEC公司的Nitrovan12和Nitrovan16產(chǎn)品表觀密度大于等于3.0 g/cm3。
專利申請01139886.8，其表觀密度大于3.0g/cm3，實施例中最大表觀密度不 大于4.3 g/cm3。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高密度釩氮合金的生產(chǎn)方法，能夠增加塊狀釩氮合 金產(chǎn)品的表觀密度，使釩氮合金有效地沉入鋼水中，提高鋼水對釩氮合金的吸收 率。
本發(fā)明技術方案釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于
(1) 、原料重量配比 釩氧化物或偏釩酸銨或二者的混合物以其中含釩量計300-350 碳質(zhì)粉劑 180-280
粘結劑以干重計 3-7 密度增加劑以干重計5-9
所述的密度增加劑選自鐵質(zhì)、鈮質(zhì)粉劑或者其水溶液或膠體，包含下列成
份的一種或幾種鐵粉、納米鐵粉、羰基鐵，四氧化三鐵、鐵黑、三氧化二 鐵、含鐵紅，高品精鐵礦、赤鐵礦、鐵鱗，氫氧化鐵和氫氧化亞鐵；鈮粉， 五氧化二鈮；鈮鐵合金粉；所述的碳質(zhì)粉劑選自活性炭；所述的粘結劑選用 PVP和PVA溶液或樟腦酒精溶液；
(2) 、制備工藝
先將粉末狀的釩氧化物或偏釩酸銨或二者的混合物、碳質(zhì)粉劑和粘結劑溶 液，加入密度增加劑粉末，攪拌混合均勻后壓塊、成型，在外熱式回轉(zhuǎn)窯中 氮氣保護下800-1000QC預燒后，在氮氣保護氣氛下冷卻，隨后在氮氣氣氛 軟磁爐窯中，加熱到1000 -1500()<:溫度，時間為3-10小時，物料發(fā)生碳化 和氮化反應，冷卻出爐后即獲得高密度的釩氮合金產(chǎn)品。 所述的釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的PVP溶液濃度為1-5%， 樟腦溶液為含樟腦3-5%的丙酮溶液。
所述的釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的密度增加劑以溶液或粉體
形式投料。
所述的釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于
(1) 、所述的原料重量配比 釩氧化物或偏釩酸銨或二者的混合物以其中含釩量計310-330 碳質(zhì)粉劑 180-280
粘結劑以干重計 4-6 密度增加劑以干重計6-8
(2) 、制備工藝
先將粉末狀的釩氧化物或偏釩酸銨或二者的混合物、碳質(zhì)粉劑和粘結劑溶液，加入密度增加劑粉末，攪拌混合均勻后壓塊、成型，經(jīng)在外熱式回轉(zhuǎn)窯 中氮氣保護下800-900GC預燒后，在氮氣氣氛軟磁爐窯中，加熱到1200 -1450GC溫度，時間為3-10小時，物料發(fā)生碳化和氮化反應，冷卻出爐后即 獲得高密度的釩氮合金產(chǎn)品。 所述的釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于
(1) 、所述的原料重量配比 五氧化二釩 600-605 活性炭 180-185 納米鐵粉和羰基鐵的膠體溶液5-7 PVP為1X的水溶液 55-65
(2) 、制備工藝
將原料組份攪拌均勻后壓塊、成型，在氮氣氣氛下連續(xù)加入外熱式回轉(zhuǎn)窯， 在氮氣保護下預燒到800-900QC，在出料口收集經(jīng)氮氣保護下冷卻至室溫的 預燒的塊狀產(chǎn)品，然后推入氮氣氛軟磁爐窯中，加熱到1260-140()GC溫度， 時間4-6小時，在動態(tài)連續(xù)過程中，物料發(fā)生碳化和氮化反應，冷卻出爐后 即獲得高密度的釩氮合金產(chǎn)品。 所述的釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于
(1) 、所述的原料重量配比 偏釩酸銨810-830 活性炭 260-280 含PVP1X的水溶液 40-55 四氧化三鐵、三氧化二鐵和鈮鐵合金6-8
(2) 、制備工藝
將原料組份攪拌均勻后壓塊、成型，在氮氣氣氛下連續(xù)加入外熱式回轉(zhuǎn)窯， 在氮氣保護下預燒到830-880 QC，在出料口收集經(jīng)氮氣保護下冷卻至室溫的 預燒的塊狀產(chǎn)品，然后推入氮氣氛軟磁爐窯中，加熱到1370-1450^溫度， 時間3-5小時，在動態(tài)連續(xù)過程中，物料發(fā)生碳化和氮化反應。 所述的釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于 (1)、所述的原料重量配比五氧化二釩360-375 偏釩酸銨420-430 活性炭250-265 含PVP為1 %的水溶液45-55 含樟腦3%的丙酮溶液4-6 四氧化三鐵、氫氧化鐵膠體和鈮粉7-9 (2)、制備工藝
將原料組份攪拌均勻后壓塊、成型，在氮氣氣氛下連續(xù)加入外熱式回轉(zhuǎn)窯， 在氮氣保護下預燒到900-950 QC，在出料口收集經(jīng)氮氣保護下冷卻至室溫的預燒 的塊狀產(chǎn)品，然后推入氮氣氛軟磁爐窯中，加熱到1430^C溫度，時間3-4小時， 在動態(tài)連續(xù)過程中，物料發(fā)生碳化和氮化反應。
所述的以干重計是指其中原料重量含量為100%。
本發(fā)明與已有技術相比有如下優(yōu)點
1、 不需新增設備投資，改動原有的生產(chǎn)工藝，通過添加密度增加劑，就可 以增加釩氮合金的密度，提高鋼水對釩氮合薟的吸收率。
2、 替代了添加前需要通過長時間保溫，小幅度提高表觀密度的方法。因此， 本方法明顯提高了的生產(chǎn)效率，節(jié)約了能源。
3、 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，表觀密度高，并可根據(jù)客戶的需求進行調(diào)整。
具體實施例方式
實施例1
603kg的五氧化二釩(含釩55.2%)和182kg的活性炭，與60kg含PVP為 1%的水溶液，加入6kg納米鐵粉和羰基鐵的膠體溶液，攪拌均勻后壓塊、成型， 在氮氣氣氛下連續(xù)加入外熱式回轉(zhuǎn)窯，在氮氣保護下預燒到800GC，在出料口收 集經(jīng)氮氣保護下冷卻至室溫的預燒的塊狀產(chǎn)品。然后推入改進的軟磁氮氣氛爐窯 中，加熱到1260GC溫度。在動態(tài)連續(xù)過程中，物料發(fā)生碳化和氮化反應。在高 溫區(qū)總共停留時間5小時出爐后即獲得釩氮合金產(chǎn)品。本發(fā)明制得的釩氮合金 V: 78.2%， N: 16.7%, C: 3.8%，硅、磷和鋁小于0.10%，其表觀密度大于 4.8g/cm3。
實施例2823kg的含釩量42.9%的偏釩酸銨和276kg的活性炭，與47kg含PVP1 %的 水溶液，加入7kg四氧化三鐵、三氧化二鐵和鈮鐵合金攪拌均勻后壓塊、成型， 在氮氣氣氛下連續(xù)加入外熱式回轉(zhuǎn)窯，在氮氣保護下預燒到830ec，在出料口收 集經(jīng)氮氣保護下冷卻至室溫的預燒的塊狀產(chǎn)品。然后推入改進的軟磁氮氣氛爐窯 中，加熱到1370GC溫度。在動態(tài)連續(xù)過程中，物料發(fā)生碳化和氮化反應。在高 溫區(qū)總共停留時間5小時出爐后即獲得釩氮合金產(chǎn)品。本發(fā)明制得的釩氮合金 V: 78.5%， N: 17.9%， C: 2.3%,硅、磷和鋁小于0.10%，其表觀密度大于 4.4g/cm3。
實施例3
367kg的含釩量55.6%的五氧化二釩和423kg含釩量42.9%偏釩酸銨和 259kg的活性炭，與50kg含PVP為1 %的水溶液和5kg含樟腦3%的丙酮溶液， 加入8kg四氧化三鐵、氫氧化鐵膠體和鈮粉，攪拌均勻后壓塊、成型，在氮氣氣 氛下連續(xù)加入外熱式回轉(zhuǎn)窯，在氮氣保護下預燒到900^C，在出料口收集經(jīng)氮氣 保護下冷卻至室溫的預燒的塊狀產(chǎn)品。然后推入改進的軟磁氮氣氛爐窯中，加熱 到143()GC溫度。在動態(tài)連續(xù)過程中，物料發(fā)生碳化和氮化反應。高溫區(qū)總共停 留時間3小時出爐后即獲得釩氮合金產(chǎn)品。本發(fā)明制得的釩氮合金V: 79.5%， N:18.7%， C: 0.3%,硅、磷和鋁小于0.10%，其表觀密度大于5.0g/cm3。
權利要求
1、釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于(1)、原料重量配比釩氧化物或偏釩酸銨或二者的混合物以其中含釩量計300-350碳質(zhì)粉劑180-280粘結劑以干重計3-7密度增加劑以干重計5-9所述的密度增加劑選自鐵質(zhì)、鈮質(zhì)粉劑或者其水溶液或膠體，包含下列成份的一種或幾種鐵粉、納米鐵粉、羰基鐵，四氧化三鐵、鐵黑、三氧化二鐵、含鐵紅，高品精鐵礦、赤鐵礦、鐵鱗，氫氧化鐵和氫氧化亞鐵；鈮粉，五氧化二鈮；鈮鐵合金粉；所述的碳質(zhì)粉劑選自活性炭；所述的粘結劑選用PVP和PVA溶液或樟腦酒精溶液；(2)、制備工藝先將粉末狀的釩氧化物或偏釩酸銨或二者的混合物、碳質(zhì)粉劑和粘結劑溶液，加入密度增加劑粉末，攪拌混合均勻后壓塊、成型，在外熱式回轉(zhuǎn)窯中氮氣保護下800-1000℃預燒后，在氮氣保護氣氛下冷卻，隨后在氮氣氣氛軟磁爐窯中，加熱到1000-1500℃溫度，時間為3-10小時，物料發(fā)生碳化和氮化反應，冷卻出爐后即獲得高密度的釩氮合金產(chǎn)品。
2、 根據(jù)權利要求1所述的釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的PVP溶液 濃度為1-5%，樟腦溶液為含樟腦3-5%的丙酮溶液。
3、 根據(jù)權利要求1所述的釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的密度增加 劑以溶液或粉體形式投料。
4、 根據(jù)權利要求1所述的釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于(1) 、所述的原料重量配比釩氧化物或偏釩酸銨或二者的混合物以其中含釩量計310-330 碳質(zhì)粉劑180-280 粘結劑以干重計 4-6 密度增加劑以干重計6-8(2) 、制備工藝先將粉末狀的釩氧化物或偏釩酸銨或二者的混合物、碳質(zhì)粉劑和粘結劑溶 液，加入密度增加劑粉末，攪拌混合均勻后壓塊、成型，經(jīng)在外熱式回轉(zhuǎn)窯 中氮氣保護下800-90(^C預燒后，在氮氣氣氛軟磁爐窯中，加熱到1200 -1450()(:溫度，時間為3-10小時，物料發(fā)生碳化和氮化反應，冷卻出爐后即 獲得高密度的釩氮合金產(chǎn)品。
5、 根據(jù)權利要求1所述的釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于(1) 、所述的原料重量配比 五氧化二釩 600-605 活性炭 180-185 納米鐵粉和羰基鐵的膠體溶液5-7 PVP為1X的水溶液 55-65(2) 、制備工藝將原料組份攪拌均勻后壓塊、成型，在氮氣氣氛下連續(xù)加入外熱式回轉(zhuǎn)窯， 在氮氣保護下預燒到800-900 GC，在出料口收集經(jīng)氮氣保護下冷卻至室溫的 預燒的塊狀產(chǎn)品，然后推入氮氣氛軟磁爐窯中，加熱到1260-140(^C溫度， 時間4-6小時，在動態(tài)連續(xù)過程中，物料發(fā)生碳化和氮化反應，冷卻出爐后 即獲得高密度的釩氮合金產(chǎn)品。
6、 根據(jù)權利要求1所述的釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于(1) 、所述的原料重量配比 偏釩酸銨810-830 活性炭 260-280含PVP1 %的水溶液 40-55 四氧化三鐵、三氧化二鐵和鈮鐵合金6-8(2) 、制備工藝將原料組份攪拌均勻后壓塊、成型，在氮氣氣氛下連續(xù)加入外熱式回轉(zhuǎn)窯， 在氮氣保護下預燒到830-880 QC，在出料口收集經(jīng)氮氣保護下冷卻至室溫的 預燒的塊狀產(chǎn)品，然后推入氮氣氛軟磁爐窯中，加熱到1370-145(^C溫度， 時間3-5小時，在動態(tài)連續(xù)過程中，物料發(fā)生碳化和氮化反應。
7、 根據(jù)權利要求1所述的釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于(1)、所述的原料重量配比 五氧化二釩360-375 偏釩酸銨420-430 活性炭250-265 含PVP為1 %的水溶液45-55 含樟腦3%的丙酮溶液4-6 四氧化三鐵、氫氧化鐵膠體和鈮粉7-9 (2)、制備工藝將原料組份攪拌均勻后壓塊、成型，在氮氣氣氛下連續(xù)加入外熱式回轉(zhuǎn)窯， 在氮氣保護下預燒到900-950 QC，在出料口收集經(jīng)氮氣保護下冷卻至室溫的預燒 的塊狀產(chǎn)品，然后推入氮氣氛軟磁爐窯中，加熱到1430。C溫度，時間3-4小時， 在動態(tài)連續(xù)過程中，物料發(fā)生碳化和氮化反應。
全文摘要
本發(fā)明提供一種釩氮合金的生產(chǎn)方法，采用將粉末狀的釩的氧化物或偏釩酸銨，碳質(zhì)粉劑和粘結劑，添加密度增加劑，混合均勻后，壓塊、成型，在氮氣氣氛下連續(xù)加入外熱式回轉(zhuǎn)窯，在氮氣保護下預燒到1000℃以下，在出料口收集經(jīng)氮氣保護下冷卻至室溫的預燒的塊狀產(chǎn)品。然后推入改進的軟磁氮氣氛爐窯中，加熱到1000～1500℃溫度，物料發(fā)生碳化和氮化反應，出爐后獲得釩氮合金產(chǎn)品。制得的釩氮合金V78-83％，N16-21％，C≤6％max，硅、磷和鋁小于0.10％，其表觀密度大于4.4g/cm³。表觀密度可根據(jù)客戶的需求進行調(diào)整，最大可達5.0g/cm³。本發(fā)明的特點在不改進原有的生產(chǎn)工藝條件，通過添加密度增加劑，提高了釩氮合金的表觀密度，使鋼水對釩氮合金的吸收率大于98％以上。
文檔編號C22C1/00GK101319282SQ20081002237
公開日2008年12月10日 申請日期2008年6月28日 優(yōu)先權日2008年6月28日
發(fā)明者劉先松, 劉知之 申請人:劉先松;劉知之