專利名稱：氮化硅釩鐵及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氮化硅釩鐵合金及其生產(chǎn)方法。屬于鐵合金技術(shù)領(lǐng)域，此合金用 于煉鋼過(guò)程中的增氮及微合金化，產(chǎn)品形式為氮化硅釩鐵。
背景技術(shù)：
各種研究資料研究表明，氮對(duì)微合金化鋼中的碳氮化物的析出起重要作用，因此， 關(guān)于氮的研究越來(lái)越受到人們的重視。氮在含釩鋼中以化合物的形式存在，主要作用是加 強(qiáng)了釩的沉淀強(qiáng)化和晶粒細(xì)化的效果。
氮化物有多種多樣，常見(jiàn)用于冶金的有金屬釩、錳、鉻、鈦、鋁、硅以及以上鐵合金 的氮化物，由于各自性能特性的不一樣，其制備工藝也不一樣，用途也不一致，冶金用得較 多的是釩的氮化物。
鋼中增氮方式比較理想的是向鋼液添加氮化物，這其中氮化物含氮量及加入后氮 的吸收率是關(guān)鍵，含氮量取決于添加劑種類，如氮化硅，理論含氮40%，而氮化釩理論含氮量 為20%，兩者相差一倍，加入鋼中時(shí)，氮的吸收率取決于產(chǎn)品熔點(diǎn)以及與鋼水的密度差，還決 定于1500 1600°C下氮在鋼中的溶解度，釩、鉻、錳等固氮元素大大提高鋼中氮溶解度。
氮化硅的制備技術(shù)多有報(bào)道，有很多專利，大多都限于陶瓷用氮化硅，生產(chǎn)方法主 要有硅石還原氮化工藝、硅粉氮化工藝，其中硅粉氮化工藝比較簡(jiǎn)單，硅粉入密閉氮化爐中 高溫充氮氮化即可。
氮化釩的生產(chǎn)最近幾年也有不少報(bào)道，最具代表性的是美國(guó)碳化公司的真空感應(yīng) 爐法(專利號(hào)US4040814)和我國(guó)攀枝花鋼鐵公司推板窯法(CN1422800A)，中國(guó)長(zhǎng)沙隆泰 科技有限公司在CN1644510中披露，用微波加熱的方法、以三氧化二釩為原料在1420°C以 上制備得到了含氮14%左右的氮化釩。2002年鄭臣謀等在中國(guó)專利CN 13 80M7A中以 (NH4) 5 [ (VO) 6 (CO3) 4 (OH) 9] IOH2O為原料，1100°C下合成氮化釩，報(bào)道氮化釩含氮量在17%以 下。
但以上發(fā)明都是單獨(dú)的氮化硅或氮化釩制備，并沒(méi)有充分考慮煉鋼生產(chǎn)特點(diǎn)所需 要的增氮快、吸氮穩(wěn)定的技術(shù)要求。
因此，生產(chǎn)一種增氮快、吸氮穩(wěn)定的煉鋼用氮化硅釩鐵以及研究一種生產(chǎn)氮化硅 釩鐵的方法，是目前需要解決的技術(shù)問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種增氮快、吸氮穩(wěn)定的煉鋼用氮化硅釩鐵以 及一種氮化硅釩鐵的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題的產(chǎn)品技術(shù)方案是氮化硅釩鐵，其成分為釩15 50、硅10 40%、氮8 30%、鐵4 30%、含碳(1%、鋁< 0. 01%,硫彡 0. 05%、磷彡 0. 05%。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題的方法技術(shù)方案是一種氮化硅釩鐵的生產(chǎn)方法，其工藝步驟為①原料準(zhǔn)備，即根據(jù)氮化硅釩鐵中釩、硅、 鐵、碳、鋁、硫、磷的含量要求計(jì)算金屬質(zhì)釩粉、硅鐵粉、硅粉、鐵粉的用量，②混料，即稱量出 所需的金屬質(zhì)釩、硅鐵粉、硅粉、鐵粉并混合均勻，③將混合均勻的混合料送入密封窯爐中， ④抽真空至-0. 02MPa，⑤通入氮?dú)饣虬睔?，壓力?. 01 0. 04Mpa，⑥升溫至80(TC保溫2 小時(shí)，⑦繼續(xù)生溫至1200°C保溫4小時(shí)，繼續(xù)升至最高溫1550°C 1600°C保溫4小時(shí)，⑧在 保持0. 01 0. 04Mpa的氮?dú)饣虬睔鈮毫ο吕鋮s至室溫。金屬質(zhì)釩粉、硅鐵粉、硅粉、鐵粉的 粒度為60 200目，氮?dú)饣虬睔獾膲毫?. 03Mpa，最高溫為1550°C。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題的方法技術(shù)方案還可以是一種氮化硅釩鐵的生產(chǎn)方法，其工藝步驟為①原料準(zhǔn)備，即根據(jù)氮化硅釩鐵中釩、硅、 鐵、碳、鋁、硫、磷的含量要求計(jì)算含氧釩粉料、含硅粉料、含鐵粉料的用量，②混料，即即稱 量出所需的含氧釩粉料、含硅粉料、含鐵粉料并混合均勻，③將混合均勻的混合料送入密封 窯爐中，④抽真空至-0. 02MPa，⑤升溫至600°C時(shí)開(kāi)始通入含氫還原氣體，⑥升溫至1350°C 時(shí)開(kāi)始通入氮化氣體，氮化氣體壓力保持0. 0Γ0. 04Mpa，⑦繼續(xù)升溫至1600 1700°C，從 升溫至保溫結(jié)束共2 20小時(shí)，隨后冷卻至室溫。所述的含氧釩粉料為V20598%以上粉釩 或片釩粉、V2O3粉、V2O4粉、氧化釩混合物、偏釩酸銨或多釩酸銨，所述的含氫還原氣體為氫 氣、煤氣，乙炔氣、甲烷、液化氣，所述的氮化氣體為氮?dú)狻睔?、或尿素類含氮有機(jī)物氮化氣 體并保溫，含氧釩粉料、含硅粉料、含鐵粉料的粒度為60 200目。
一種氮化硅釩鐵的生產(chǎn)方法，其工藝步驟為①原料準(zhǔn)備，即根據(jù)氮化硅釩鐵中 釩、硅、鐵、碳、鋁、硫、磷的含量要求計(jì)算含氧釩粉料、含硅粉料、含鐵粉料的用量，②碳質(zhì)還 原劑粉制備，③將含氧釩粉料、含硅粉料、含鐵粉料和碳質(zhì)還原劑粉混合均勻，④在混合均 勻的混合粉中添加一定數(shù)量的粘結(jié)劑并繼續(xù)混合至均勻，⑤壓球，⑥壓球干燥，⑦將干燥的 壓球入還原氮化燒結(jié)窯，⑧還原氮化燒結(jié)窯升溫至135(T160(TC并同時(shí)通入氮?dú)?，氮?dú)鈿夥?壓力0. 0Γ0. 04Mpa，在保持溫度為i;35(Tl60(TC、氮?dú)鈿夥諌毫?. θΓθ. 04Mpa的工藝條件 下，持續(xù)時(shí)間2 20小時(shí)。含氧釩粉料、含硅粉料、含鐵粉料和碳質(zhì)還原劑粉的粒度為60 200目，所述的粘結(jié)劑為聚乙烯醇、纖維素、木質(zhì)素、淀粉或糖漿，粘結(jié)劑的加入量以能夠壓 球?yàn)橄蓿龅膲呵蚋稍餅闈袂蛟?2(T150°C下干燥2、小時(shí)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的產(chǎn)品結(jié)合了氮化硅含氮量高和氮化釩的微合金化作 用，有規(guī)避了氮化硅熔點(diǎn)高、密度小、高溫鋼液中完全分解溢出、氮化釩含氮量較低的缺點(diǎn)， 本發(fā)明產(chǎn)品相對(duì)氮化釩產(chǎn)品含氮量高，依據(jù)硅釩比例，氮含量可達(dá)22 30%。復(fù)合氮化物相對(duì) 氮化硅產(chǎn)品熔點(diǎn)高，密度大，有利于鋼液吸收。用于煉鋼生產(chǎn)，能有效地提高鋼中氮含量，并 對(duì)鋼進(jìn)行微合金化。本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，便于推廣。
具體實(shí)施方式
氮化硅釩鐵，其成分為釩15 50、硅10 40%、氮8 30%、鐵4 30%、含碳(1%、鋁 彡 0. 01%,硫彡 0. 05%、磷彡 0. 05%。
2、一種氮化硅釩鐵的生產(chǎn)方法，其特征在于其工藝步驟為①原料準(zhǔn)備，即根據(jù) 氮化硅釩鐵中釩、硅、鐵、碳、鋁、硫、磷的含量要求計(jì)算金屬質(zhì)釩粉、硅鐵粉、硅粉、鐵粉的用 量，②混料，即稱量出所需的金屬質(zhì)釩、硅鐵粉、硅粉、鐵粉并混合均勻，③將混合均勻的混 合料送入密封窯爐中，④抽真空至-0. 02MPa,⑤通入氮?dú)饣虬睔?，壓力?. 01 0. 04Mpa,⑥升溫至800°C保溫2小時(shí)，⑦繼續(xù)生溫至1200°C保溫4小時(shí)，繼續(xù)升至最高溫1550°C 1600°C保溫4小時(shí)，⑧在保持0. 01 0. 04Mpa的氮?dú)饣虬睔鈮毫ο吕鋮s至室溫。金屬質(zhì) 釩粉、硅鐵粉、硅粉、鐵粉的粒度為60 200目，氮?dú)饣虬睔獾膲毫?. 03Mpa，最高溫為 1550 O。
一種氮化硅釩鐵的生產(chǎn)方法，其工藝步驟為①原料準(zhǔn)備，即根據(jù)氮化硅釩鐵中 釩、硅、鐵、碳、鋁、硫、磷的含量要求計(jì)算含氧釩粉料、含硅粉料、含鐵粉料的用量，②混料， 即即稱量出所需的含氧釩粉料、含硅粉料、含鐵粉料并混合均勻，③將混合均勻的混合料送 入密封窯爐中，④抽真空至-0. 02MPa，⑤升溫至600°C時(shí)開(kāi)始通入含氫還原氣體，⑥升溫 至1350°C時(shí)開(kāi)始通入氮化氣體，氮化氣體壓力保持0. 0Γ0. 04Mpa，⑦繼續(xù)升溫至1600 1700°C，從升溫至保溫結(jié)束共2 20小時(shí)，隨后冷卻至室溫。所述的含氧釩粉料為V20598% 以上粉釩或片釩粉、V2O3粉、V2O4粉、氧化釩混合物、偏釩酸銨或多釩酸銨，所述的含氫還原 氣體為氫氣、煤氣，乙炔氣、甲烷、液化氣，所述的氮化氣體為氮?dú)狻睔?、或尿素類含氮有機(jī) 物氮化氣體并保溫，含氧釩粉料、含硅粉料、含鐵粉料的粒度為60 200目。
一種氮化硅釩鐵的生產(chǎn)方法，其工藝步驟為①原料準(zhǔn)備，即根據(jù)氮化硅釩鐵中 釩、硅、鐵、碳、鋁、硫、磷的含量要求計(jì)算含氧釩粉料、含硅粉料、含鐵粉料的用量，②碳質(zhì)還 原劑粉制備，③將含氧釩粉料、含硅粉料、含鐵粉料和碳質(zhì)還原劑粉混合均勻，④在混合均 勻的混合粉中添加一定數(shù)量的粘結(jié)劑并繼續(xù)混合至均勻，⑤壓球，⑥壓球干燥，⑦將干燥的 壓球入還原氮化燒結(jié)窯，⑧還原氮化燒結(jié)窯升溫至135(T160(TC并同時(shí)通入氮?dú)?，氮?dú)鈿夥?壓力0. 0Γ0. 04Mpa，在保持溫度為i;35(Tl600°C、氮?dú)鈿夥諌毫?. θΓθ. 04Mpa的工藝條件 下，持續(xù)時(shí)間2 20小時(shí)。含氧釩粉料、含硅粉料、含鐵粉料和碳質(zhì)還原劑粉的粒度為60 200目，所述的粘結(jié)劑為聚乙烯醇、纖維素、木質(zhì)素、淀粉或糖漿，粘結(jié)劑的加入量以能夠壓 球?yàn)橄蓿龅膲呵蚋稍餅闈袂蛟?2(T150°C下干燥2、小時(shí)。
實(shí)例1 取含硅75%的硅鐵粉100kg，含釩50%的釩鐵粉150kg，在V型混料機(jī)中 混勻，送入電阻爐內(nèi)，溫度控制為800°C保溫2小時(shí)，1200°C保溫4小時(shí)，1550°C保溫4小 時(shí)，氮?dú)鈮毫?. 03Mpa.保護(hù)氣氛下冷卻，得到氮化硅釩鐵，成分為=V 23. 21%，Si 22. 45%, N 22. 19%.實(shí)例2 取98%V205粉230kg含鐵61%鐵精粉80kg，75硅鐵粉150kg，石墨粉95kg混合 均勻后加入洲的聚乙烯醇水溶液82kg，壓成Φ35πιπι球，涼放5天后，在電阻爐內(nèi)120°C烘 烤2小時(shí)，加入還原氮化燒結(jié)電阻爐內(nèi)，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，加熱到750°C后保溫3小時(shí)，升溫到 1300°C保溫5小時(shí)，繼續(xù)升溫到1550°C保溫4小時(shí)，氮?dú)鈮毫?. 04MPa,保護(hù)氣氛下冷卻，得 到氮化硅釩鐵，成分為:V 30. 46%, Si27. 63% N 25. 75%。
權(quán)利要求
1.氮化硅釩鐵，其特征在于其成分為釩15 50、硅10 40%、氮8 30%、鐵4 30%、含碳 彡1%、鋁彡0. 01%,硫彡0. 05%、磷彡0. 05%。
2.一種氮化硅釩鐵的生產(chǎn)方法，其特征在于其工藝步驟為①原料準(zhǔn)備，即根據(jù)氮化 硅釩鐵中釩、硅、鐵、碳、鋁、硫、磷的含量要求計(jì)算金屬質(zhì)釩粉、硅鐵粉、硅粉、鐵粉的用量， ②混料，即稱量出所需的金屬質(zhì)釩、硅鐵粉、硅粉、鐵粉并混合均勻，③將混合均勻的混合料 送入密封窯爐中，④抽真空至-0. 02MPa，⑤通入氮?dú)饣虬睔猓瑝毫χ?. 01 0. 04Mpa，⑥升 溫至800°C保溫2小時(shí)，⑦繼續(xù)生溫至1200°C保溫4小時(shí)，繼續(xù)升至最高溫1550°C 1600°C 保溫4小時(shí)，⑧在保持0. 01 0. 04Mpa的氮?dú)饣虬睔鈮毫ο吕鋮s至室溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氮化硅釩鐵的生產(chǎn)方法，其特征在于金屬質(zhì)釩粉、硅鐵 粉、硅粉、鐵粉的粒度為60 200目，氮?dú)饣虬睔獾膲毫?. 03Mpa，最高溫為1550°C。
4.一種氮化硅釩鐵的生產(chǎn)方法，其特征在于其工藝步驟為①原料準(zhǔn)備，即根據(jù)氮化 硅釩鐵中釩、硅、鐵、碳、鋁、硫、磷的含量要求計(jì)算含氧釩粉料、含硅粉料、含鐵粉料的用量， ②混料，即即稱量出所需的含氧釩粉料、含硅粉料、含鐵粉料并混合均勻，③將混合均勻的 混合料送入密封窯爐中，④抽真空至-0. 02MPa，⑤升溫至600°C時(shí)開(kāi)始通入含氫還原氣體， ⑥升溫至1350°C時(shí)開(kāi)始通入氮化氣體，氮化氣體壓力保持0. 0Γ0. 04Mpa,⑦繼續(xù)升溫至 1600 1700°C，從升溫至保溫結(jié)束共2 20小時(shí)，隨后冷卻至室溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種氮化硅釩鐵的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的含氧釩粉 料為V20598%以上粉釩或片釩粉、V2O3粉、V2O4粉、氧化釩混合物、偏釩酸銨或多釩酸銨，所述 的含氫還原氣體為氫氣、煤氣，乙炔氣、甲烷、液化氣，所述的氮化氣體為氮?dú)?、氨氣、或尿?類含氮有機(jī)物氮化氣體并保溫，含氧釩粉料、含硅粉料、含鐵粉料的粒度為60 200目。
6.一種氮化硅釩鐵的生產(chǎn)方法，其特征在于其工藝步驟為①原料準(zhǔn)備，即根據(jù)氮化 硅釩鐵中釩、硅、鐵、碳、鋁、硫、磷的含量要求計(jì)算含氧釩粉料、含硅粉料、含鐵粉料的用量， ②碳質(zhì)還原劑粉制備，③將含氧釩粉料、含硅粉料、含鐵粉料和碳質(zhì)還原劑粉混合均勻，④ 在混合均勻的混合粉中添加一定數(shù)量的粘結(jié)劑并繼續(xù)混合至均勻，⑤壓球，⑥壓球干燥，⑦ 將干燥的壓球入還原氮化燒結(jié)窯，⑧還原氮化燒結(jié)窯升溫至135(T160(TC并同時(shí)通入氮?dú)猓?氮?dú)鈿夥諌毫?. 0Γ0. 04Mpa，在保持溫度為135(Tl600°C、氮?dú)鈿夥諌毫?. θΓθ. 04Mpa的 工藝條件下，持續(xù)時(shí)間2 20小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種氮化硅釩鐵的生產(chǎn)方法，其特征在于含氧釩粉料、含 硅粉料、含鐵粉料和碳質(zhì)還原劑粉的粒度為60 200目，所述的粘結(jié)劑為聚乙烯醇、纖 維素、木質(zhì)素、淀粉或糖漿，粘結(jié)劑的加入量以能夠壓球?yàn)橄蓿龅膲呵蚋稍餅闈袂蛟?12(Tl50°C下干燥2 4小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種氮化硅釩鐵，其成分為釩15~50、硅10~40%、氮8~30%、鐵4~30%、含碳≤1%、鋁≤0.O1%,硫≤0.05%、磷≤0.05%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的產(chǎn)品結(jié)合了氮化硅含氮量高和氮化釩的微合金化作用，有規(guī)避了氮化硅熔點(diǎn)高、密度小、高溫鋼液中完全分解溢出、氮化釩含氮量較低的缺點(diǎn)，本發(fā)明產(chǎn)品相對(duì)氮化釩產(chǎn)品含氮量高，依據(jù)硅釩比例，氮含量可達(dá)22~30%。復(fù)合氮化物相對(duì)氮化硅產(chǎn)品熔點(diǎn)低，密度大，有利于鋼液吸收。用于煉鋼生產(chǎn)，能有效地提高鋼中氮含量，并對(duì)鋼進(jìn)行微合金化。
文檔編號(hào)C22C1/00GK102041422SQ201110000948
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2011年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月5日
發(fā)明者盧世國(guó), 張來(lái)順, 王安仁 申請(qǐng)人:武安市煒榮物資有限公司