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 強了釩的沉淀強化和晶粒細化的效果。
氮化物有多種多樣，常見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，氮的吸收率取決于產(chǎn)品熔點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道，最具代表性的是美國碳化公司的真空感應 爐法(專利號US4040814)和我國攀枝花鋼鐵公司推板窯法(CN1422800A)，中國長沙隆泰 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，報道氮化釩含氮量在17%以 下。
但以上發(fā)明都是單獨的氮化硅或氮化釩制備，并沒有充分考慮煉鋼生產(chǎn)特點所需 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)問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問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原料準備，即根據(jù)氮化硅釩鐵中釩、硅、 鐵、碳、鋁、硫、磷的含量要求計算金屬質(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通入氮氣或氨氣，壓力至0. 01 0. 04Mpa，⑥升溫至80(TC保溫2 小時，⑦繼續(xù)生溫至1200°C保溫4小時，繼續(xù)升至最高溫1550°C 1600°C保溫4小時，⑧在 保持0. 01 0. 04Mpa的氮氣或氨氣壓力下冷卻至室溫。金屬質(zhì)釩粉、硅鐵粉、硅粉、鐵粉的 粒度為60 200目，氮氣或氨氣的壓力為0. 03Mpa，最高溫為1550°C。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題的方法技術(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原料準備，即根據(jù)氮化硅釩鐵中釩、硅、 鐵、碳、鋁、硫、磷的含量要求計算含氧釩粉料、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時開始通入含氫還原氣體，⑥升溫至1350°C 時開始通入氮化氣體，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，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氣、氨氣、或尿素類含氮有機物氮化氣 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原料準備，即根據(jù)氮化硅釩鐵中 釩、硅、鐵、碳、鋁、硫、磷的含量要求計算含氧釩粉料、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并同時通入氮氣，氮氣氣氛 壓力0. 0Γ0. 04Mpa，在保持溫度為i;35(Tl60(TC、氮氣氣氛壓力0. θΓθ. 04Mpa的工藝條件 下，持續(xù)時間2 20小時。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 球為限，所述的壓球干燥為濕球在12(T150°C下干燥2、小時。
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， 本發(fā)明產(chǎn)品相對氮化釩產(chǎn)品含氮量高，依據(jù)硅釩比例，氮含量可達22 30%。復合氮化物相對 氮化硅產(chǎn)品熔點高，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 對鋼進行微合金化。本發(fā)明方法工藝簡單，便于推廣。
具體實施方式
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原料準備，即根據(jù) 氮化硅釩鐵中釩、硅、鐵、碳、鋁、硫、磷的含量要求計算金屬質(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通入氮氣或氨氣，壓力至0. 01 0. 04Mpa,⑥升溫至800°C保溫2小時，⑦繼續(xù)生溫至1200°C保溫4小時，繼續(xù)升至最高溫1550°C 1600°C保溫4小時，⑧在保持0. 01 0. 04Mpa的氮氣或氨氣壓力下冷卻至室溫。金屬質(zhì) 釩粉、硅鐵粉、硅粉、鐵粉的粒度為60 200目，氮氣或氨氣的壓力為0. 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原料準備，即根據(jù)氮化硅釩鐵中 釩、硅、鐵、碳、鋁、硫、磷的含量要求計算含氧釩粉料、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時開始通入含氫還原氣體，⑥升溫 至1350°C時開始通入氮化氣體，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，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氣、氨氣、或尿素類含氮有機 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原料準備，即根據(jù)氮化硅釩鐵中 釩、硅、鐵、碳、鋁、硫、磷的含量要求計算含氧釩粉料、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并同時通入氮氣，氮氣氣氛 壓力0. 0Γ0. 04Mpa，在保持溫度為i;35(Tl600°C、氮氣氣氛壓力0. θΓθ. 04Mpa的工藝條件 下，持續(xù)時間2 20小時。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 球為限，所述的壓球干燥為濕球在12(T150°C下干燥2、小時。
實例1 取含硅75%的硅鐵粉100kg，含釩50%的釩鐵粉150kg，在V型混料機中 混勻，送入電阻爐內(nèi)，溫度控制為800°C保溫2小時，1200°C保溫4小時，1550°C保溫4小 時，氮氣壓力0. 03Mpa.保護氣氛下冷卻，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，加入還原氮化燒結(jié)電阻爐內(nèi)，通入氮氣保護，加熱到750°C后保溫3小時，升溫到 1300°C保溫5小時，繼續(xù)升溫到1550°C保溫4小時，氮氣壓力0. 04MPa,保護氣氛下冷卻，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原料準備，即根據(jù)氮化 硅釩鐵中釩、硅、鐵、碳、鋁、硫、磷的含量要求計算金屬質(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通入氮氣或氨氣，壓力至0. 01 0. 04Mpa，⑥升 溫至800°C保溫2小時，⑦繼續(xù)生溫至1200°C保溫4小時，繼續(xù)升至最高溫1550°C 1600°C 保溫4小時，⑧在保持0. 01 0. 04Mpa的氮氣或氨氣壓力下冷卻至室溫。
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，氮氣或氨氣的壓力為0. 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原料準備，即根據(jù)氮化 硅釩鐵中釩、硅、鐵、碳、鋁、硫、磷的含量要求計算含氧釩粉料、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時開始通入含氫還原氣體， ⑥升溫至1350°C時開始通入氮化氣體，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，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氣、氨氣、或尿素 類含氮有機物氮化氣體并保溫，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原料準備，即根據(jù)氮化 硅釩鐵中釩、硅、鐵、碳、鋁、硫、磷的含量要求計算含氧釩粉料、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并同時通入氮氣， 氮氣氣氛壓力0. 0Γ0. 04Mpa，在保持溫度為135(Tl600°C、氮氣氣氛壓力0. θΓθ. 04Mpa的 工藝條件下，持續(xù)時間2 20小時。
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為限，所述的壓球干燥為濕球在 12(Tl50°C下干燥2 4小時。
全文摘要
本發(fā)明公開一種氮化硅釩鐵，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，本發(fā)明產(chǎn)品相對氮化釩產(chǎn)品含氮量高，依據(jù)硅釩比例，氮含量可達22~30%。復合氮化物相對氮化硅產(chǎn)品熔點低，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，并對鋼進行微合金化。
文檔編號C22C1/00GK102041422SQ201110000948
公開日2011年5月4日 申請日期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, 張來順, 王安仁 申請人:武安市煒榮物資有限公司