[发明专利]钢铁添加剂氮化钒合金粉体包芯线

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在炼钢过程中实现对钢液增钒和氮的氮化钒合金添加剂制品。

背景技术

在微合金钢的炼钢工艺中，可通过在钢中添加氮化钒(VN)合金，增加微合金钢中的钒和氮，从而改善钢的性能。在现有的工艺中，一般是在出钢前后直接在钢包中加入块状VN合金。由于块状的氮化钒(VN)合金，密度≥3.0g/cm³，比钢液小得多，与钢渣液相近，而且VN在高温下的空气中不稳定，在炼钢时向钢包投加块状VN合金，当合金块接近、进入钢渣层并停留在钢液表面进入钢液时，要经受一段较高温度的时间，造成VN分解和被空气氧化，钒、氮回收率不高，一般钒回收率＜85％，氮回收率在50-65％。

为克服上述缺点，CN1818086A公开了一种实现钢液钒、氮合金化的包芯线的技术方案，该方案是用破碎机将块状VN合金破碎成粉料，用钢质外层包裹含有破碎成粉料的VN合金的芯层，制作成包芯线，在炼钢时将包芯线喂入钢液深处，以期达到使氮化钒较好地熔入钢液，提高钒和氮元素回收率的目的。但是该方案也存在以下缺点：1、由于氮化钒合金是一种硬度很大，强度较强的材料，该方法要用机械破碎将块状VN合金破碎成粉体，在破碎过程中容易造成物料受热而导致氧化，降低材料VN含量，还存在耗能较大，粉体的损耗也较大的问题；2、在包芯线中难免存在残留的空气，包芯线在钢液的高温中，这些残留的空气将会氧化物料，进一步降低材料VN含量。该方案声称可使钒回收率提高约5％，氮回收率提高约10-20％，实际上难以达到，因此，该方案在实际炼钢中并未见被应用。

发明内容

为解决上述现有技术所存在的问题，本发明提出一种能使氮化钒很好地溶入钢液，稳定控制钢液中的钒、氮量，能有效地提高钒、氮回收率的钢铁添加剂氮化钒合金粉体包芯线的新的技术方案。

本发明采用的技术方案是：制备一种用于添加入钢液中的钢铁添加剂氮化钒合金粉体包芯线，该包芯线包括芯层和钢质外层，芯层通过外层用包芯机包裹而制成线状，所述的芯层含有氮化钒合金粉体、金属铝粉体和游离碳质粉体，其组份的质量百分比如下：

氮化钒合金粉体75-97％，金属铝粉体3-20％，碳质粉体0-10％，

所说的氮化钒合金粉体是将钒化合物粉料与碳质粉料混配而成的混合粉体原料，置于制备炉中，经向制备炉通入氨气或氨-氮混合气体，使物料进行预还原、碳化和氮化反应而直接获得的氮化钒合金粉体。

在炼钢时，可利用喂线机等设备将本发明的包芯线直插入钢液深处，从而使氮化钒合金能很好溶入钢液，达到钒、氮回收率提高且稳定的目的。

所述的芯层中所含的各种粉体的粒度以不大于5mm为宜。

本发明所述的氮化钒合金粉体可通过以下具体工艺方法制备：

(1)将由钒化合物粉料与占钒化合物粉料重量4～12％的碳质粉料混配而成的混合粉体直接置于制备炉中，进行预还原、碳化和氮化反应；

(2)通入制备炉的反应气体为氨(NH₃)气或含氮气体积分数不大于5％的氨-氮(NH₃-N₂)混合气体；

(3)物料在预还原和碳化反应阶段的温度控制在400～650℃，在氮化反应阶段的温度控制在680～850℃；

(4)物料反应结束后，在反应气体保护下冷却到50～150℃后以氮化钒合金粉体出炉。

在上述工艺方法中，所述原料中的钒化合物可为V₂O₅、NH₄VO₃或多聚钒酸铵的一种或它们的混合物。所述原料中的碳质粉料可为木炭、石墨、活性炭或碳黑的粉剂。

物料在氮化反应阶段的时间一般控制为3～8小时。