專利名稱：釩硅合金及其制備和應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種釩硅合金及其制備和 應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
含釩(V)含硅(Si)合金鋼由于具有良好的抗壓性能和伸縮性能，所以
應(yīng)用范圍越來越廣，其主要應(yīng)用于重軌鋼、運輸管線鋼、汽車大梁板等多種 領(lǐng)域。在現(xiàn)有技術(shù)中，釩系列合金有鐵基系列和非鐵基系列兩類，占大部分 的是鐵基系列的含釩合金，其中最大量的是釩鐵，目前開發(fā)出來的含釩鐵基
合金還有釩硅鈣、釩錳鐵、氮化釩鐵、釩鈦硅等；非鐵基系列的含釩合金主 要有釩鋁合金、釩氮、釩碳合金等。目前主要是利用釩鐵、硅鐵兩種鐵基合 金來作為含釩含硅合金鋼的合金化材料，但是生產(chǎn)成本較高。
在現(xiàn)有技術(shù)中，已有關(guān)于釩系合金的研制與生產(chǎn)的相關(guān)報導(dǎo)。例如，申 請?zhí)枮?00710202626.0的發(fā)明專利，主要介紹了 一種用于冶煉含釩、錳合金 鋼的合金化材料及其制備方法。目前，含釩含硅合金鋼的生產(chǎn)工藝主要包括 以下步驟高爐鐵水^鐵水預(yù)處理~>轉(zhuǎn)爐煉鋼">脫氧合金化^精煉^連鑄^ 軋制，其中，釩鐵和硅鐵兩種合金主要用在脫氧合金化步驟中，即，主要是 將釩鐵和硅鐵作為單獨的原料用于冶煉含釩含硅合金鋼。
然而，將釩硅(SiV)合金化工藝技術(shù)在合金生產(chǎn)工業(yè)中和在鋼鐵生產(chǎn)工 業(yè)中作為釩鐵、硅鐵的替代品用于含釩含硅鋼的合金化卻未見報導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提供含釩含硅鋼的合金化材料，以及含釩含 硅鋼的合金化材料的加工工藝，以代替昂貴的釩鐵合金化，降低含釩含硅合 金鋼的生產(chǎn)成本，從而形成多金屬綜合利用與合金化的成套技術(shù)。
本發(fā)明提供了一種釩硅合金，以重量百分比計，該釩硅合金含有8%-15%的釩、30% - 50%的硅及Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
本發(fā)明提供了一種制備釩硅合金的方法，該方法包括步驟將初釩渣通
過破碎磁選得到精釩渣，將所得精釩渣與硅材料和還原劑作為原料按一定的
比例進(jìn)行配料并混合均勻，得到混料球團(tuán)；將所得球團(tuán)與調(diào)渣劑通過礦熱電 爐進(jìn)行熔融還原，控制終點溫度，得到含有8%- 15%的釩和30% - 50%的硅 的釩硅合金。
根據(jù)本發(fā)明，初釩渣通過破碎磁選技術(shù)，可以獲得含有15%-20%的 V205和22% - 30%的TFe的精釩渣。硅材料可以是硅含量為92% - 98%的硅 石或山砂。還原劑可以是焦炭或煤粉。以質(zhì)量百分比計，精釩渣的用量占原 料總質(zhì)量的35%_50%，硅材料的用量占原料總質(zhì)量的25%-35%,還原劑 的用量占原料總質(zhì)量的20%-30%。調(diào)渣劑是占球團(tuán)總質(zhì)量的5%- 10%的石 灰和3%-5%的螢石的輔助料。根據(jù)本發(fā)明，將所得球團(tuán)與調(diào)渣劑進(jìn)行熔融 還原的時間為150分鐘-180分鐘，終點溫度為1630°C - 1680。C。
本發(fā)明提供了一種釩硅合金的應(yīng)用方法，即，將釩硅合金應(yīng)用于鋼水的 合金化，其用量為鋼水總質(zhì)量的0.8%-1.3%。
鋼的合金化材料，由此可以直接用于含釩含硅合金鋼的合金化材料，從而縮 短了工藝流程、降低了生產(chǎn)成本、降低了能耗，并且金屬損失小。利用釩硅 合金(SiV)作為含釩合金鋼的合金化材料，生產(chǎn)成本較低，釩硅合金中每噸 釩的價格要比釩鐵合金中每噸釩的價格低35%~40%，因而具有較高的研究 價值，有著良好的市場前景。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的制備釩硅合金的工藝流程。
具體實施例方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作詳細(xì)的描述。 才艮據(jù)本發(fā)明，釩硅合金的主要組成為8%_ 15%的釩(V)和30%-50%
的硅(Si)(均按質(zhì)量百分比計)，其余的組成為鐵(Fe)和不可避免的少量
雜質(zhì)元素，例如磷(P)等。
下面，將參照圖1來描述根據(jù)本發(fā)明的制備釩硅合金的方法。
首先，將初釩渣通過磨碎磁選機進(jìn)行破碎磁選除鐵，得到精釩渣。根據(jù) 本發(fā)明，初釩渣可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的初釩渣。在本發(fā)明的特定實施 例中，采用了轉(zhuǎn)爐提釩后得到的初釩渣。所得精釩渣的主要組成為五氧化二
釩(V205 )和全鐵(TFe，主要為鐵的氧化物)，其次還可能含有二氧化硅(Si02 )、 氧化錳(MnO)、磁性鐵(MFe,主要是金屬鐵)和其它雜質(zhì)(例如磷(P )等)。 根據(jù)本發(fā)明，以質(zhì)量百分比計，所得的精釩渣中優(yōu)選地含有15% - 20%的V205 和22% - 30%的TFe。根據(jù)本發(fā)明，MFe在精釩渣中的含量越低越好，其質(zhì) 量百分比最好控制在10%以下。
接著，將所得精釩渣與硅材料和還原劑作為原料按一定的比例進(jìn)行配料， 將配好的料送入混料機混合均勻，得到混合球團(tuán)。其中，以質(zhì)量百分比計， 精釩渣的用量占原料總質(zhì)量的35%-50%,硅材料的用量占原料總質(zhì)量的 25%-35%，還原劑的用量占原料總質(zhì)量的20%-30%。在本發(fā)明中，硅材料 可以為硅石或山砂、，優(yōu)選地，硅材料是硅含量為92%-98%的石圭石或山石少。 還原劑可以為焦炭或煤粉。
然后，將混料球團(tuán)與調(diào)渣劑通過礦熱電爐進(jìn)行熔融還原，控制終點溫度， 出爐后即獲得釩硅合金和爐渣。具體地講，將混料球團(tuán)送入礦熱電爐進(jìn)行冶 煉，同時向爐內(nèi)配加調(diào)渣劑，進(jìn)行熔融還原；為了使?fàn)t渣更充分深地還原， 并抑制爐渣反應(yīng)劇烈引起的發(fā)泡現(xiàn)象，待爐料熔清后向爐內(nèi)補加還原劑，控 制出爐溫度，出爐后即獲得釩硅合金和爐渣。在本發(fā)明中，可以采用3200kVA 半封閉式礦熱電爐，還原時間控制在150分鐘-180分鐘，終點溫度控制在 1630°C - 1680°C。調(diào)渣劑可以是石灰和/或硅石的輔助料；更具體地講，調(diào)渣 劑可以是占球團(tuán)總質(zhì)量的8%- 15%的石灰和3%-5%的螢石的輔助料。在這 里，配加石灰作為輔助料的主要作用是在礦熱電爐熔融還原期間，保證有一 定的爐渣堿度(CaO/Si02)，減少磷(P)、硫(S)被還原而進(jìn)入釩硅合金； 配加螢石作為輔助料的主要作用是調(diào)整爐渣，使?fàn)t渣具有一定的流動性，以 促進(jìn)反應(yīng)和順利出爐。此外，為了使?fàn)t渣更充分地深還原，并抑制爐渣反應(yīng) 劇烈引起的發(fā)泡現(xiàn)象，可以待爐料熔清后向爐內(nèi)補加還原劑；在本發(fā)明中， 可以待爐料熔清后向爐內(nèi)補加爐料總量的0.05% 0.1%的焦炭或煤粉。
通過以上步驟，可以得到以重量百分比計含有8% - 15%的V和30%-50。/o的Si的釩硅合金。當(dāng)然，釩硅合金中還含有鐵(Fe),并不可避免地含有 少量雜質(zhì)元素，例如磷(P)等。
根據(jù)本發(fā)明的釩硅合金可以代替昂貴的釩鐵、硅鐵合金化用作煉鋼生產(chǎn) 中含釩含硅鋼的合金化材料，從而有效地降低含釩合金鋼的制造成本。具體
合金化中釩硅合金的用量為鋼水總質(zhì)量的0.8%- 1.3%，從而制得含釩含硅合 金鋼。利用釩硅合金(SiV)作為含釩合金鋼的合金化材料，生產(chǎn)成本較低， 釩硅合金中每口屯釩的價格要比釩鐵合金中每噸釩的價格低35% ~ 40%,因而 具有較高的研究價值，有著良好的市場前景。
下面，將參照附圖結(jié)合本發(fā)明的實施例來對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述， 以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。
實施例1
首先，將轉(zhuǎn)爐含￥205為14.48%的初釩渣通過磨碎磁選機進(jìn)行細(xì)磨和磁 選除鐵，得到含￥20515%、 TFe30%、 Si0214.78%、 Mn07.24%、 MFe8.7。/o和 其它雜質(zhì)(以上均為重量百分比)的精釩渣。接著，將上述成分及含量的精 釩渣、焦炭(粒度為3mm-10mm,固定碳(C)含量為84%)和硅含量為 98%的硅石按質(zhì)量比7:7:6的比例進(jìn)行配料，并將配好的料送入混料機混合均 勻，然后通過3200kVA半封閉式礦熱電爐熔融還原，在熔融還原的同時，向 爐內(nèi)配加爐料總量為8%的石灰和3%的螢石，從而使在保證爐渣堿度的同時， 使?fàn)t渣具有一定的流動性，而促進(jìn)反應(yīng)和順利出爐；爐料熔清后向爐內(nèi)補加 占爐料總量的0.08%且粒度為3mm- 10mm的焦炭，以使?fàn)t渣更充分地深還 原，同時抑制爐渣反應(yīng)劇烈引起的發(fā)泡現(xiàn)象。將還原時間控制在180分鐘 (min)，終點溫度控制在1658°C,出爐后即獲得釩硅合金和爐渣。
經(jīng)檢測，所得的釩硅合金成分的重量百分比為8%V、 50%Si、 5.43%Mn、 0.68%C、 0.014%S、 0.106%P，余量為Fe。再將釩石圭合金代替釩鐵合金與硅 鐵合金應(yīng)用于U75V (R)的重軌鋼水合金化，其它合金加入類別和加入量按 現(xiàn)有技術(shù)的操作制度執(zhí)行加入的釩硅合金量為鋼水總質(zhì)量的1.3%,合金化 后的鋼水的主要成分為鐵(Fe),其它成分為0,010%V、 0.64%Si、 0.66%C、 0.84%Mn、 0.0110/oS和0.013。/。P (以上均為重量百分比)，達(dá)到了滿足此鋼種 的成分要求。
實施例2
首先，將轉(zhuǎn)爐含￥205為15.8%的初釩渣通過磨碎》茲選機進(jìn)行細(xì)磨和磁選 除鐵，得到含V20516.2%、 TFe29.7%、 Si0214.8%、 Mn07.56%、 MFe9.1。/o和
其它雜質(zhì)(以上均為重量百分比)的精釩渣。接著，將上述成分及含量的精
釩渣、焦炭(粒度為3mm-10mm,固定碳(C)含量為84%)和硅含量為 96.63%的硅石按質(zhì)量比12:8:5的比例進(jìn)行配料，并將配好的料送入混料機混 合均勻，然后通過3200kVA半封閉式礦熱電爐熔融還原，在熔融還原的同時， 向爐內(nèi)配加爐料總量為5%的石灰和4%的螢石；爐料熔清后向爐內(nèi)補加占爐 料總量的0.05%且粒度為3mm- 7mm的焦炭，將還原時間控制在170 min， 終點溫度控制在1630°C，出爐后即獲得釩硅合金和爐渣。
經(jīng)才企測，所得的釩硅合金成分的重量百分比為9.2%V、 45.74%Si、 5.93%Mn、 0.57%C、 0.018%S、 0.127%P，余量為Fe。再將釩硅合金代替釩 鐵合金與硅鐵合金應(yīng)用于U75V (R)的重軌鋼水合金化，其它合金加入類別 和加入量按現(xiàn)有技術(shù)的操作制度執(zhí)行加入的釩硅合金量為鋼水總質(zhì)量的
1.25%,合金化后的鋼水的主要成為Fe，其它成分為0.010%V、 0.58%Si、 0.84%Mn、 0.66%C、 0.011%S和0.013%P (以上均為重量百分比)，其余為 Fe,達(dá)到了滿足此鋼種的成分要求。 實施例3
首先，將轉(zhuǎn)爐提釩后得到含V205為19.42%的初釩渣通過磨碎磁選機進(jìn) 行破碎;茲選除鐵，得到含￥20520%、 TFe22%、 Mn06.58。/o和其它雜質(zhì)的精釩 渣。接著，將上述成分及含量的精釩渣與煤粉焦炭(粒度為lmm-3mm,固 定C含量為82%)和硅含量為92%的山砂按質(zhì)量比2:1:1的比例進(jìn)行配料， 將配好的料送入混料機混合均勻，然后通過3200kVA半封閉式礦熱電爐熔融 還原，在熔融還原的同時，配加爐料總量為10%的石灰和5%的螢石作輔助料； 爐料熔清后向爐內(nèi)補加占爐料總量的0.1%且粒度為lmm-3mm的煤粉，將 還原時間控制在150min、終點溫度在1680°C時出爐，出爐后即獲得釩硅合金 和還原渣。
經(jīng)檢測，所得的釩硅合金成分的重量百分比為15%V、 30%Si、 6.32%Mn、 0.93%C、 0.017%S、 0.12%P，余量為Fe。再將釩硅合金代替釩鐵合金與硅鐵 合金應(yīng)用于現(xiàn)工藝條件下冶煉34Mn2V氧氣瓶鋼水合金化，其它合金加入類 別和加入量按現(xiàn)有技術(shù)的操作制度執(zhí)行；加入的釩硅合金量為鋼水總質(zhì)量的 0.8%，合金化后的的主要成分為鐵(Fe)，其它鋼水成分為0.09%V、 0.28%Si、 0.28 %C、 1.52%Mn、 0.009%S和0.011%P (以上均按重量百分比計)，達(dá)到 了滿足此鋼種的成分要求。
通過上文可以看出，根據(jù)本發(fā)明的制備釩硅合金的方法，不4又能保障釩
(V)、鐵(Fe)元素的有效提取和回收，而且具有工藝流程短、能耗低、成 本低，金屬損失小等特點，特別是釩(V)和鐵(Fe)損失小，釩(V)、鐵
(Fe)的回收率可以達(dá)到90%以上；同時也能將釩渣中的鐵(Fe)、錳(Mn) 等有價元素作進(jìn)一步的回收利用。
貴的釩鐵和硅鐵對鋼水進(jìn)行合金化，合金用量為鋼水總質(zhì)量的0.8% - 1.3%, 合金化的鋼水成分達(dá)到滿足鋼種的性能指示要求，該工藝可以降低合金化成 本的36%-40%，從而有效地降低了含釩含硅合金鋼的生產(chǎn)成本，因而為此 類原料大規(guī)模電爐生產(chǎn)及綜合利用創(chuàng)出 一條新路。
權(quán)利要求
1、一種釩硅合金，其特征在于以重量百分比計，所述釩硅合金含有8％-15％的釩和30％-50％的硅，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2、 一種制備釩硅合金的方法，包括以下步驟將初釩渣通過破碎磁選得到精釩渣，將所得精釩渣與硅材料和還原劑作 為原料按一定的質(zhì)量比例進(jìn)行配料并混合均勻，得到混料球團(tuán)；將所得球團(tuán)與調(diào)渣劑通過礦熱電爐進(jìn)行熔融還原，控制終點溫度，得到 所述釩硅合金，以重量百分比計，所述釩硅合金含有8%_ 15%的釩和30%-50%的硅。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備釩硅合金的方法，其特征在于所得精釩 渣含有質(zhì)量百分比為15%-20%的￥205和22%-30%的TFe,其余為MnO等其它雜質(zhì)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備釩硅合金的方法，其特征在于所述硅材 料是硅含量為92% - 98%的硅石或山砂。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備釩珪合金的方法，其特征在于所述還原 劑為焦炭或煤粉。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備釩硅合金的方法，其特征在于以質(zhì)量百 分比計，精釩渣的用量占原料總質(zhì)量的35%-50%，硅材料的用量占原料總 質(zhì)量的25% - 35%,還原劑的用量占原料總質(zhì)量的20% - 30%。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備釩硅合金的方法，其特征在于將所得球 團(tuán)與調(diào)渣劑進(jìn)行熔融還原得到釩硅合金的步驟包括，將所得球團(tuán)送入礦熱電 爐進(jìn)行冶煉，同時向爐內(nèi)配加調(diào)渣劑，進(jìn)行熔融還原；然后等爐料熔清后向 爐內(nèi)補加還原劑，控制出爐溫度，得到所述釩硅合金。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2或7所述的制備釩硅合金的方法，其特征在于所述 調(diào)渣劑是占球團(tuán)總質(zhì)量的5%- 10%的石灰和3%-5%的螢石。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備釩硅合金的方法，其特征在于補加還原 劑的量為爐料總量的0.05%-0.1%。
10、 根據(jù)權(quán)利要求2或7所述的制備釩硅合金的方法，其特征在于將 所得球團(tuán)與調(diào)渣劑進(jìn)行熔融還原的時間為150分鐘-180分鐘，終點溫度為 163CTC - 1680°C。
11、 一種釩硅合金的應(yīng)用方法，其特征在于將釩硅合金應(yīng)用于鋼水的合金化，其用量為鋼水總質(zhì)量的0.8%-1.3%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種釩硅合金及其制備方法和應(yīng)用方法。制備釩硅合金的方法包括以下步驟將初釩渣通過破碎磁選得到含有15％-20％的V₂O₅和22％-30％的TFe的精釩渣，將所得精釩渣與硅材料和還原劑作為原料按一定的比例進(jìn)行配料并混合均勻，得到混料球團(tuán)；將所得球團(tuán)與調(diào)渣劑通過礦熱電爐進(jìn)行熔融還原，還原時間為150分鐘-180分鐘，終點溫度為1630℃-1680℃，得到含有8％-15％的釩和30％-50％的硅的釩硅合金。通過使用本發(fā)明的釩硅合金作為用于冶煉含釩含硅合金鋼的合金化材料，縮短了工藝流程，降低了生產(chǎn)成本并降低了能耗。
文檔編號C22C1/02GK101353751SQ200810212508
公開日2009年1月28日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日
發(fā)明者為 何, 戈文蓀, 李安林, 建 王 申請人:攀鋼集團(tuán)研究院有限公司;攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司