專利名稱：：冶煉微合金化鋼用釩氮添加劑及其制備方法
技術(shù)領域：
：本發(fā)明屬冶金輔料領域，尤其涉及一種冶煉微合金化鋼的釩氮添加劑其制備方法。
背景技術(shù)：
：在鋼中釩作為微合金化元素可通過形成碳、氮化物產(chǎn)生析出強化并細化晶粒。釩和氮共同加入鋼中比單獨加入釩進行微合金化具有更好的強化效果，這是由于釩的氮化物比釩的碳化物具有更高的穩(wěn)定性，析出相更細小彌散，其強化效果明顯提高。氮是釩微合金化鋼中一種很有效的合金元素，通過充分利用廉價的氮元素，可顯著提高釩微合金化鋼的強化效果，達到節(jié)約合金用量、降低成本的目的。鋼進行釩、氮微合金化時，隨著氮含量越高，強化效果效果也越明顯，當達到理想的化學配比3.64時，釩能最大限度的析出，達到理想的強化效果。因此從充分發(fā)揮釩的強化效果、節(jié)約微合金元素用量的角度出發(fā)，應將釩氮微合金化鋼中V/N比按3.64控制，考慮到鋼中允許有少量固溶氮存在，V/N比也可控制為略小于3.64。當然V/N比也不宜控制得過小，當V/N<3.0時，鋼中固溶氮含量過高，產(chǎn)生不利的影響。目前進行釩氮微合金化的的方法主要有三種，一是加釩氮合金；二是加釩鐵并在冶煉過程中加增氮劑(如加硅氮合金)，三是加釩鐵并在冶煉過程中吹氮。后二種方法在目前的工藝條件下氮的收得率極不穩(wěn)定，造成產(chǎn)品的最終性能波動較大，在實際生產(chǎn)中很少被采用。第一種方法即加釩氮合金是目前公認的能穩(wěn)定進行釩氮微合金化的較經(jīng)濟的方法。但是，即使加氮含量較高的VN16釩氮合金，其V/N比也大于5，遠高于理想的V/N比3.64，由于冶煉時釩的回收率明顯高于氮的回收率，所以加VN16釩氮合金時，每0.01%的釩只能帶入鋼中約13ppm的氮，真正加入鋼中的V/N比約大于7.69，這就使得釩元素的一部分強化作用未能發(fā)揮出來。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種冶煉微合金化鋼用釩氮添加劑及其制造工藝，可以使得添加劑的V/N比控制合理，并能使釩和氮穩(wěn)定地加入鋼中，使鋼中V/N比控制在3.0-5.O，從而利用廉價的氮元素充分發(fā)揮釩的強化效果，明顯地減少釩的用量。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的冶煉微合金化鋼用釩氮添加劑，由含釩合金粉末、增氮劑粉末和粘結(jié)劑均勻混合，所述粘結(jié)劑重量比例為512%，所述含釩合金粉末與增氮劑粉末之和重量比例為8895%，其中V/N比控制為0.14。所述含釩合金粉末為釩鐵粉末或釩氮合金粉末。所述增氮劑粉末為氮化硅粉末或氮化硅錳粉末或氮化硅鐵粉末或氮化錳鐵粉末。所述粘結(jié)劑為水玻璃或瀝青或樹脂或磷酸鹽本發(fā)明提供冶煉微合金化鋼用釩氮添加劑的制備方法為將含釩合金粉末與增氮劑粉末按上述一定重量比例混合在一起，用機械充分混合均勻，然后再加入512%的粘結(jié)劑，再充分混合均勻，最后用機械成型為小球狀或其它形狀的塊狀，經(jīng)烘干后即制成釩氮添加劑。本發(fā)明的釩氮添加劑中通過控制含釩合金粉末和增氮劑粉末的重量比例，可以將釩氮添加劑中V/N比控制為0.14，從而進一步將鋼水的V/N比控制在3.0-5.0，利用廉價的氮元素充分發(fā)揮釩的強化效果，明顯地減少釩的用量。由于含釩合金和增氮劑都是粉末，且混合均勻，所以增加了反應面積，提高了冶金反應速度，也提高了微合金元素在鋼中成分的均勻性，從而保證使釩和氮穩(wěn)定地加入鋼中，具有較高且穩(wěn)定的回收率。具體實施例方式本發(fā)明的釩氮添加劑是一種由含釩合金粉末、增氮劑粉末和粘結(jié)劑均勻混合在一起的組合物，其中的粘結(jié)劑重量比例為512%，釩合金粉末與增氮劑粉末之和重量比例為8895%，V/N比控制為0.14。含釩合金粉末為釩鐵粉末、釩氮合金粉末；增氮劑粉末為氮化硅粉末、氮化硅錳粉末、氮化硅鐵粉末、氮化錳鐵粉末；粘結(jié)劑為水玻璃、瀝青、樹脂、磷酸鹽。為保證V/N比控制為0.14，含釩合金粉末與增氮劑粉末的重量比例可以如下確定假設含釩合金粉末重量比例X%，增氮劑粉末的重量比例Y%，釩氮添加劑中的V/N比目標值為m，粘結(jié)劑重量比為a^，含釩合金粉末中釩的重量比為V^，氮的重量比為K%，增氮劑粉末中氮的重量比為N2%，則可以如下計算X%+Y%+a%=1(X%XV%)/(Y%XN2%+X%X^%)=m解方程得到X%=(l-a)mV(V-mN,mN2)(%)Y%=l-a-(l-a)mN2/(V+mN2-mN》(％)本發(fā)明的釩氮添加劑具體制造方法是將含釩合金粉末與增氮劑粉末按上述一定重量比例混合在一起，用機械充分混合均勻，然后再加入512%的粘結(jié)劑，再充分混合均勻，最后用機械成型為小球狀或其它形狀的塊狀，經(jīng)烘干后即制成釩氮添加劑，釩氮添加劑中的V/N比控制為0.14。下面以實施例1-7來進一步說明本發(fā)明。實施例1-7的成分配比見表1，將含釩合金粉末與增氮劑粉末按表1的重量比例混合在一起，用機械充分混合均勻，然后再按表1的重量比例加入粘結(jié)劑，再充分混合均勻，最后用機械成型為小球狀或其它形狀的塊狀，經(jīng)烘干后即制成釩氮添加劑，釩氮添加劑中的V/N比控制為0.14。表1本發(fā)明實施例1-7的成分配比4<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>本發(fā)明在實際使用可明顯減少釩含量，具體如下列轉(zhuǎn)爐冶煉HRB400鋼筋用鋼時，用實施例l添加劑的加入量是1.8公斤/噸鋼，含純釩0.315公斤/噸鋼，它的好處主要表現(xiàn)在(l)若用釩鐵合金(含50%V)，加入量是1.40公斤/噸鋼，含純釩0.70公斤/噸鋼，實施例1可節(jié)純釩0.385公斤/噸鋼；(2)若用VN16釩氮合金(含80%V，16%N)，加入量是0.45公斤/噸鋼，含純釩0.36公斤/噸鋼。雖然實施例2只可節(jié)純釩0.045公斤/噸鋼，但是由于釩氮合金價格昂貴，所以使用實施例2可以降低生產(chǎn)成本10-13元/噸。(3)與冶煉時分別加塊狀的釩鐵合金0.63公斤/噸和塊狀的氮化硅鐵1.01公斤/噸相比，實施例1氮的回收率更穩(wěn)定，前者鋼中氮的含量波動很大，為47ppm-126卯m，而實施例1鋼中氮的含量波動較小，為107ppm-113卯m。轉(zhuǎn)爐冶煉HRB500鋼筋用鋼時，用實施例2添加劑的加入量是2.2公斤/噸鋼，含純釩0.889公斤/噸鋼。若用VN16釩氮合金(含80%V，16%N)，加入量是1.40公斤/噸鋼，含純釩1.12公斤/噸鋼，實施例2可節(jié)純釩0.231公斤/噸鋼。權(quán)利要求一種冶煉微合金化鋼用釩氮添加劑，其特征在于，所述釩氮添加劑由含釩合金粉末、增氮劑粉末和粘結(jié)劑均勻混合，所述粘結(jié)劑重量比例為5～12％，所述含釩合金粉末與增氮劑粉末之和重量比例為88～95％，其中V/N比控制為0.1～4。2.如權(quán)利要求1所述的冶煉微合金化鋼用釩氮添加劑，其特征在于，所述含釩合金粉末為釩鐵粉末或釩氮合金粉末。3.如權(quán)利要求1所述的冶煉微合金化鋼用釩氮添加劑，其特征在于，所述增氮劑粉末為氮化硅粉末或氮化硅錳粉末或氮化硅鐵粉末或氮化錳鐵粉末。4.一種如權(quán)利要求1所述的冶煉微合金化鋼用釩氮添加劑，其特征在于，所述粘結(jié)劑為水玻璃或瀝青或樹脂或磷酸鹽。5.如權(quán)利要求1至4之一所述的冶煉微合金化鋼用釩氮添加劑的制備方法，其特征在于，將含釩合金粉末與增氮劑粉末按上述一定重量比例混合在一起，用機械充分混合均勻，然后再加入512%的粘結(jié)劑，再充分混合均勻，最后用機械成型為小球狀或其它形狀的塊狀，經(jīng)烘干后即制成釩氮添加劑。全文摘要本發(fā)明公開一種冶煉微合金化鋼用釩氮添加劑，其特征在于，所述釩氮添加劑由含釩合金粉末、增氮劑粉末和粘結(jié)劑均勻混合，所述粘結(jié)劑重量比例為5～12％，所述含釩合金粉末與增氮劑粉末之和重量比例為88～95％，其中V/N比控制為0.1～4。上述冶煉微合金化鋼用釩氮添加劑的制備方法為將含釩合金粉末與增氮劑粉末按上述一定重量比例混合在一起，用機械充分混合均勻，然后再加入5～12％的粘結(jié)劑，再充分混合均勻，最后用機械成型為小球狀或其它形狀的塊狀，經(jīng)烘干后即制成釩氮添加劑。使用本發(fā)明的釩氮添加劑可將鋼水的V/N比控制在3.0-5.0，利用廉價的氮元素充分發(fā)揮釩的強化效果，明顯地減少釩的用量。文檔編號C22C35/00GK101693977SQ20091018482公開日2010年4月14日申請日期2009年10月14日優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日發(fā)明者完衛(wèi)國申請人:馬鞍山鋼鐵股份有限公司;