專利名稱：釩氮合金的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種釩氮合金的生產(chǎn)方法，屬于金屬添加劑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，生產(chǎn)含釩鋼鐵材料時(shí)，通常使用添加含釩合金的方法來實(shí)現(xiàn)。為了減少釩的添加量、改善鋼鐵的強(qiáng)韌性能，含釩合金最好以釩氮合金的形式添加，因此，鋼鐵生產(chǎn)對優(yōu)質(zhì)釩氮合金的需求日益增加。目前，雖然釩氮合金的生產(chǎn)方法較多，例如真空法、常壓氮化法等，且生產(chǎn)都已達(dá)到了較高的水平，但其都存在產(chǎn)量較低、質(zhì)量不穩(wěn)等問題，為了提高釩氮合金的產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，急需一種優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的釩氮合金的生產(chǎn)方法。中國專利CN101289713B的發(fā)明專利公開了一種釩氮合金的生產(chǎn)方法，是將五氧化二釩磨細(xì)后，加入 鐵粉、碳粉、粘結(jié)劑混合均勻后制成球狀物，將球狀物送入臥式推板窯內(nèi)，推板窯內(nèi)通入氮?dú)?，并使窯內(nèi)始終保持微正壓，球狀物在窯內(nèi)進(jìn)行碳化和氮化反應(yīng)，碳化反應(yīng)的溫度為1350-1500°C，反應(yīng)時(shí)間2 - 3. 5小時(shí)，氮化反應(yīng)的溫度為1000 - 1150°C :反應(yīng)時(shí)間為5 -1.5小時(shí)，逐漸冷卻至100°C以下出爐。該發(fā)明由于不使用真空設(shè)備，可降低設(shè)備投入，并簡化操作流程，提高生產(chǎn)效率，但其溫度高不好控制，產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)大，產(chǎn)品的氮含量低質(zhì)量較差，尤其是表觀質(zhì)量，主要表現(xiàn)在釩的收率較低，而且生產(chǎn)成本較高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種工藝簡單，反應(yīng)時(shí)間短，產(chǎn)品的表觀密度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品氮含量高的鑰;氮合金的生產(chǎn)方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種釩氮合金的生產(chǎn)方法，該方法的步驟如下a)將粉末狀的含釩化合物、碳質(zhì)還原劑、粘結(jié)劑和氟化物礦化劑攪拌混合均勻后，壓制成型為規(guī)則的混合料坯，其中，各組分重量份比為含釩化合物 138 146份；碳質(zhì)還原劑43 49份；粘結(jié)劑13 20份；氟化物礦化劑I 5份；b)將得到的混合料坯投入氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下的耐熱不銹鋼容器內(nèi)進(jìn)行碳化反應(yīng)預(yù)處理，得到預(yù)處理產(chǎn)品，其中，耐熱不銹鋼容器內(nèi)碳化反應(yīng)的溫度為580°C 780°C，碳化反應(yīng)時(shí)間為3 10小時(shí)；c)將預(yù)處理產(chǎn)品投入氬氣或氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下的電阻燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)一步碳化反應(yīng)處理，得到處理產(chǎn)品，其中，碳化反應(yīng)的溫度為1150°C 1550°C，爐內(nèi)真空度保持在O. OlPa lOOOPa，碳化反應(yīng)時(shí)間為3 20小時(shí)；d )將得到的處理產(chǎn)品投入氮?dú)鈿夥障碌牡癄t中進(jìn)行氮化反應(yīng)處理，冷卻出爐后獲得釩氮合金產(chǎn)品，其中，氮化爐中的壓力保持在O. 08MPa O. 2MPa內(nèi)，氮化爐內(nèi)的氮化反應(yīng)的溫度為850°C 980°C，氮化反應(yīng)時(shí)間為2 10小時(shí)。進(jìn)一步，步驟d)中的氮化爐采用步驟c)中的電阻燒結(jié)爐，并且電阻燒結(jié)爐內(nèi)采用氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)。進(jìn)一步，所述的含釩化合物為五氧化二釩或偏釩酸銨或兩者的混合物。進(jìn)一步，所述的碳質(zhì)還原劑為石墨粉或碳黑粉或兩者的混合物。進(jìn)一步，所述的粘結(jié)劑為糊精的水溶液或淀粉的水溶液。
進(jìn)一步，所述的氟化物礦化劑為氟化鈉或氟化鉀。進(jìn)一步，所述的糊精的水溶液或淀粉的水溶液中所配備的各組分重量份比為糊精或淀粉1份；水10 20份。更進(jìn)一步，所述的電阻燒結(jié)爐中的熱電偶上套有陶瓷保護(hù)套。采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有以下的有益效果1、本發(fā)明得到的釩氮合金中釩含量高，氮含量高，氮含量可以達(dá)到16%以上，表觀密度高，可以達(dá)到3. 8^4. 5g/cm3，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。本發(fā)明通過限制耐熱不銹鋼容器內(nèi)碳化反應(yīng)的溫度為580°C 780°C，碳化反應(yīng)時(shí)間為3 10小時(shí)，電阻燒結(jié)爐內(nèi)的碳化反應(yīng)的溫度為1150°C 1550°C，爐內(nèi)真空度保持在O. OlPa lOOOPa，碳化反應(yīng)時(shí)間為3 20小時(shí)，氮化爐中的壓力保持在O. 08MPa O. 2MPa內(nèi)，氮化爐內(nèi)的氮化反應(yīng)的溫度為850°C 980°C，氮化反應(yīng)時(shí)間為2 10小時(shí)，這些限制加上采用的原材料的種類和用量的選擇，使得最終的釩氮合金的成品具有較高的釩收得率，而且反應(yīng)過程中均有氣體保護(hù)，有利于整個(gè)反應(yīng) 過程的穩(wěn)定進(jìn)行，從而維持產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定。2、本發(fā)明的原材料中加入了氟化物礦化劑，從而加快了反應(yīng)時(shí)間，提高了成品的
生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。3、另外，本發(fā)明的氮化爐和電阻燒結(jié)爐可以采用同一個(gè)爐，節(jié)省了成本的同時(shí)，也避免了反應(yīng)過程中的成品的運(yùn)送造成的產(chǎn)品失效的問題。4、電阻燒結(jié)爐的熱電偶上套有陶瓷保護(hù)套，保護(hù)了熱電偶，避免了揮發(fā)物對熱電偶和保溫材料的腐蝕。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，實(shí)施例一一種釩氮合金的生產(chǎn)方法，該方法的步驟如下a)將粉末狀的含釩化合物、碳質(zhì)還原劑、粘結(jié)劑和氟化物礦化劑攪拌混合均勻后，壓制成型為規(guī)則的混合料坯，其中，各組分重量份比為含釩化合物采用五氧化二釩139份；碳質(zhì)還原劑采用石墨粉44份；粘結(jié)劑采用糊精的水溶液14份；氟化物礦化劑采用氟化鈉5份；b)將得到的混合料坯投入氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下的耐熱不銹鋼容器內(nèi)進(jìn)行碳化反應(yīng)預(yù)處理，得到預(yù)處理產(chǎn)品，其中，耐熱不銹鋼容器內(nèi)碳化反應(yīng)的溫度保持在590°C，碳化反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)；c)將預(yù)處理產(chǎn)品投入氬氣氣氛保護(hù)下的電阻燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)一步碳化反應(yīng)處理，得到處理產(chǎn)品，其中，碳化反應(yīng)的溫度保持在1200°C，爐內(nèi)真空度保持在IPa，碳化反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)；d )將得到的處理產(chǎn)品投入氮?dú)鈿夥障碌牡癄t中進(jìn)行氮化反應(yīng)處理，冷卻出爐后獲得釩氮合金產(chǎn)品，其中，氮化爐中的壓力保持在O.1MPa,氮化爐內(nèi)的氮化反應(yīng)的溫度為860°C左右，氮化反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)。經(jīng)檢測，最終的釩氮合金產(chǎn)品的釩含量為77. 41%，氮含量為16. 12%，表觀密度達(dá)到3. 82 g/cm3,完全符合要求。步驟a)中的糊精的水溶液采用I份的糊精和10份的水制成。電阻燒結(jié)爐中的熱電偶上套有陶瓷保護(hù)套。實(shí)施例二一種釩氮合金的生產(chǎn)方法，該方法的步驟如下a)將粉末狀的含釩化合物、碳質(zhì)還原劑、粘結(jié)劑和 氟化物礦化劑攪拌混合均勻后，壓制成型為規(guī)則的混合料坯，其中，各組分重量份比為含釩化合物采用偏釩酸銨145份；碳質(zhì)還原劑采用碳黑粉49份；粘結(jié)劑采用淀粉的水溶液19份；氟化物礦化劑采用氟化鉀I份；b)將得到的混合料坯投入氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下的耐熱不銹鋼容器內(nèi)進(jìn)行碳化反應(yīng)預(yù)處理，得到預(yù)處理產(chǎn)品，其中，耐熱不銹鋼容器內(nèi)碳化反應(yīng)的溫度保持在775°C，碳化反應(yīng)時(shí)間為9小時(shí)；c)將預(yù)處理產(chǎn)品投入氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下的電阻燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)一步碳化反應(yīng)處理，得到處理產(chǎn)品，其中，碳化反應(yīng)的溫度保持在1500°C，爐內(nèi)真空度保持在900Pa，碳化反應(yīng)時(shí)間為19小時(shí)；d )仍然在氮?dú)鈿夥障碌碾娮锜Y(jié)爐內(nèi)中進(jìn)行氮化反應(yīng)處理，冷卻出爐后獲得釩氮合金產(chǎn)品，其中，電阻燒結(jié)爐中的壓力保持在O. 2MPa，電阻燒結(jié)爐內(nèi)的氮化反應(yīng)的溫度為975°C左右，氮化反應(yīng)時(shí)間為9小時(shí)。步驟a)中的淀粉的水溶液采用I份的淀粉和20份的水制成。電阻燒結(jié)爐中的熱電偶上套有陶瓷保護(hù)套。經(jīng)檢測，最終的釩氮合金產(chǎn)品的釩含量為77. 98%，氮含量為16. 97%，表觀密度達(dá)到3. 87 g/cm3,完全符合要求。實(shí)施例三一種釩氮合金的生產(chǎn)方法，該方法的步驟如下a)將粉末狀的含釩化合物、碳質(zhì)還原劑、粘結(jié)劑和氟化物礦化劑攪拌混合均勻后，壓制成型為規(guī)則的混合料坯，其中，各組分重量份比為含釩化合物采用五氧化二釩142份；碳質(zhì)還原劑采用石墨粉和炭黑粉的混合物47份；粘結(jié)劑采用糊精的水溶液16份；氟化物礦化劑采用氟化鈉4份；b)將得到的混合料坯投入氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下的耐熱不銹鋼容器內(nèi)進(jìn)行碳化反應(yīng)預(yù)處理，得到預(yù)處理產(chǎn)品，其中，耐熱不銹鋼容器內(nèi)碳化反應(yīng)的溫度保持在650°C，碳化反應(yīng)時(shí)間為5小時(shí)；c)將預(yù)處理產(chǎn)品投入氬氣氣氛保護(hù)下的電阻燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)一步碳化反應(yīng)處理，得到處理產(chǎn)品，其中，碳化反應(yīng)的溫度保持在1350°C，爐內(nèi)真空度保持在500Pa，碳化反應(yīng)時(shí)間為10小時(shí)；d )將得到的處理產(chǎn)品投入氮?dú)鈿夥障碌牡癄t中進(jìn)行氮化反應(yīng)處理，冷卻出爐后獲得釩氮合金產(chǎn)品，其中，氮化爐中的壓力保持在O. 15MPa，氮化爐內(nèi)的氮化反應(yīng)的溫度為910°C左右，氮化反應(yīng)時(shí)間為6小時(shí)。步驟a)中的糊精的水溶液采用I份的淀粉和15份的水制成。電阻燒結(jié)爐中的熱電偶上套有陶瓷保護(hù)套。
經(jīng)檢測，最終的釩氮合金產(chǎn)品的釩含量為77. 53%，氮含量為16. 30%，表觀密度達(dá)到4. 3g/cm3,完全符合要求。上述三個(gè)實(shí)施例中均采用了加快反應(yīng)時(shí)間的氟化物礦化劑，和沒有加入氟化物礦化劑的方法相比，均在一定程度上加快了材料的反應(yīng)時(shí)間。本發(fā)明得到的釩氮合金中釩含量高，氮含量高，氮含量可以達(dá)到16%以上，表觀密度高，可以達(dá)到3. 8^4. 5g/cm3，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。本發(fā)明通過限制耐熱不銹鋼容器內(nèi)碳化反應(yīng)的溫度為580°C 780°C，碳化反應(yīng)時(shí)間為3 10小時(shí)，電阻燒結(jié)爐內(nèi)的碳化反應(yīng)的溫度為1150°C 1550°C，爐內(nèi)真空度保持在O. OlPa lOOOPa，碳化反應(yīng)時(shí)間為3 20小時(shí)，氮化爐中的壓力保持在O. 08MPa
O.2MPa內(nèi)，氮化爐內(nèi)的氮化反應(yīng)的溫度為850°C 980°C，氮化反應(yīng)時(shí)間為2 10小時(shí)，這些限制加上采用的原材料的種類和用量的選擇，使得最終的釩氮合金的成品具有較高的釩收得率，而且反應(yīng)過程中均有氣體保護(hù)，有利于整個(gè)反應(yīng)過程的穩(wěn)定進(jìn)行，從而維持產(chǎn)品的 質(zhì)量穩(wěn)定。本發(fā)明的原材料中加入了氟化物礦化劑，從而加快了反應(yīng)時(shí)間，提高了成品的生
產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。另外，本發(fā)明的氮化爐和電阻燒結(jié)爐可以采用同一個(gè)爐，節(jié)省了成本的同時(shí)，也避免了反應(yīng)過程中的成品的運(yùn)送造成的產(chǎn)品失效的問題。電阻燒結(jié)爐的熱電偶上套有陶瓷保護(hù)套，保護(hù)了熱電偶，避免了揮發(fā)物對熱電偶和保溫材料的腐蝕。以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于該方法的步驟如下a)將粉末狀的含釩化合物、碳質(zhì)還原劑、粘結(jié)劑和氟化物礦化劑攪拌混合均勻后，壓制成型為規(guī)則的混合料坯，其中，各組分重量份比為含釩化合物138 146份；碳質(zhì)還原劑43 49份；粘結(jié)劑13 20份；氟化物礦化劑I 5份；b)將得到的混合料坯投入氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下的耐熱不銹鋼容器內(nèi)進(jìn)行碳化反應(yīng)預(yù)處理， 得到預(yù)處理產(chǎn)品，其中，耐熱不銹鋼容器內(nèi)碳化反應(yīng)的溫度為580°C 780°C，碳化反應(yīng)時(shí)間為3 10小時(shí)；c)將預(yù)處理產(chǎn)品投入氬氣或氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下的電阻燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)一步碳化反應(yīng)處理， 得到處理產(chǎn)品，其中，碳化反應(yīng)的溫度為1150°C 15501，爐內(nèi)真空度保持在0.01 & lOOOPa，碳化反應(yīng)時(shí)間為3 20小時(shí);d )將得到的處理產(chǎn)品投入氮?dú)鈿夥障碌牡癄t中進(jìn)行氮化反應(yīng)處理，冷卻出爐后獲得釩氮合金產(chǎn)品，其中，氮化爐中的壓力保持在O. 08MPa O. 2MPa內(nèi)，氮化爐內(nèi)的氮化反應(yīng)的溫度為850°C 980°C，氮化反應(yīng)時(shí)間為2 10小時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于步驟d)中的氮化爐采用步驟c)中的電阻燒結(jié)爐，并且電阻燒結(jié)爐內(nèi)采用氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的含釩化合物為五氧化二釩或偏釩酸銨或兩者的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的碳質(zhì)還原劑為石墨粉或碳黑粉或兩者的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的粘結(jié)劑為糊精的水溶液或淀粉的水溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的氟化物礦化劑為氟化鈉或氟化鉀。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的糊精的水溶液或淀粉的水溶液中所配備的各組分重量份比為糊精或淀粉1份；水10 20份。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的釩氮合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的電阻燒結(jié)爐中的熱電偶上套有陶瓷保護(hù)套。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種釩氮合金的生產(chǎn)方法，該方法的步驟如下將粉末狀的含釩化合物、碳質(zhì)還原劑、粘結(jié)劑和氟化物礦化劑攪拌混合均勻后，壓制成型為規(guī)則的混合料坯，其中，各組分重量份比為含釩化合物138～146份；碳質(zhì)還原劑43～49份；粘結(jié)劑13～20份；氟化物礦化劑1～5份；將得到的混合料坯投入氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下的耐熱不銹鋼容器內(nèi)進(jìn)行碳化反應(yīng)預(yù)處理，得到預(yù)處理產(chǎn)品；將預(yù)處理產(chǎn)品投入氬氣或氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下的電阻燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)一步碳化反應(yīng)處理，得到處理產(chǎn)品；將得到的處理產(chǎn)品投入氮?dú)鈿夥障碌牡癄t中進(jìn)行氮化反應(yīng)處理，冷卻出爐后獲得釩氮合金產(chǎn)品。本發(fā)明工藝簡單，反應(yīng)時(shí)間短，產(chǎn)品的表觀密度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品氮含量高。
文檔編號C22C1/10GK103014345SQ201210475340
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者劉海泉, 程建國, 王艷雪, 文道知, 洪鋼, 何宗法, 歐陽春發(fā) 申請人:湖南省宏元稀有金屬材料有限公司