[发明专利]一种生产氮化钒的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产氮化钒的方法，属于钒合金生产领域。

背景技术

传统的含钒钢生产工艺是在炼钢生产中加入钒合金，如系列钒铁合金。随着炼钢技术、钒产品生产技术的发展，以及市场对钢材性能要求的不断提高，同时由于氮化钒在钢中添加剂表现出的优良性能，含钒钢的生产逐步倾向添加氮化钒合金。研究及实践表明，使用氮化钒能更有效地强化和细化钢的微观晶粒，能更有效地提高钢的机械性能，改善钢的可焊性、切口韧性和可煅性能等优点，并且比使用钒铁可节约30％以上的钒用量。

对于氮化钒的生产，国内外科研单位和相关企业进行了大量投入开展研发，取得了很多成绩，但这些研究开发大多处于实验室阶段或理论研究状态，取得的成果多集中于合成氮化钒的原料配方、粘接剂、增密剂等方面的研究。而实际上，通过理论分析以及现有的研究成果表明，在实验室手段下，不难制取得到合格的氮化钒，但采取合适的生产方式、生产设备才是生产氮化钒产品的最大难点。

现在已经实现产业化生产氮化钒的企业，基本上是采用真空炉与隧道窑(或称推板窑)的生产方式，向反应器内通入氮气，高温下，钒氧化物发生碳化、氮化等反应，最终合成氮化钒产品。具体生产方式为：将氮气通入反应器内，对氮气及炉料加热到高温后，原料与氮气进行反应，生产氮化钒产品。但这种生产方式会在炉内的炉料中产生温度梯度，即各炉料实际得到的反应温度或达到反应的温度时间是有梯级差别的，容易造成产品的质量不均一，对后续炼钢工艺准确添加氮化钒时计算钒量带来困难；另外，由于设备同时对炉内气体和炉料加热，即加热与反应为同一设备，使得设备的加工制造技术难度增加，成本提高，现有的生产厂家生产运行情况表明，氮化钒生产设备投资大，维护、维修费用十分昂贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种氮化钒产品质量均一的生产氮化钒的方法。

本发明生产氮化钒的方法为：直接通入高温氮气与氮化钒生产原料进行反应，其中，所述的高温氮气的温度≥1600℃。由于气体弥散性好，高温氮气进入氮化钒反应器可以迅速均匀到达整个反应器内与所有炉料在同一条件下进行反应，以高温氮气为热源，基本排除了现有的其它生产方式难以克服的温度梯度问题，使生产的氮化钒产品质量均一，提高了氮化钒产品质量。

其中，上述的氮化钒生产原料为现有其它工艺生产氮化钒的原料，各原料重量配比与现有其它工艺生产氮化钒的原料配比相同。

其中，可先将氮化钒生产原料按常规方法加热至1300～1600℃后，然后通入高温氮气与氮化钒生产原料进行反应。

进一步的，也可以直接采用高温氮气为热源加热氮化钒生产原料，然后持续通入高温氮气与加热后的氮化钒生产原料进行反应，该方法包括如下步骤：

a、将配制好的氮化钒生产原料放置于氮化钒反应器内；

b、将放置氮化钒生产原料的反应器放入保温炉膛内；

c、于保温炉膛中通入高温氮气，炉膛内温度达到1300～1600℃后，持续通入高温氮气至反应完成(可根据氮化钒生产原料的用量调整氮气通入时间，原料较多则可延长通入时间，一般为1～3h即可)；

d、冷却，反应物出炉，即得氮化钒。

其中，上述的氮化钒反应器和保温炉膛可采用耐高温1600℃以上的材质打结成形即可，氮化钒反应器可以打结成罐、钵、槽、台等各种可以盛料的形状。上述高温氮气的生成设备可以选用现有的气体加热装置。

进一步的，上述高温氮气的温度如果太高，则会增加加热氮气的成本，且难以控制反应过程，因此，上述高温氮气的温度为1600～1700℃即可。

进一步的，为了加快上述d步骤的冷却速度，提高生产效率，冷却时通入冷氮气或冷惰性气体进行冷却。其中，所述的冷氮气或冷惰性气体是指温度≤150℃的氮气或惰性气体，一般采用室温的氮气或惰性气体冷却即可。

更进一步的，优选采用冷氮气进行冷却，因为，冷氮气冷却后的温度会升高，可加热为高温氮气或直接作为高温氮气循环使用，以降低加热高温氮气的成本。

进一步的，上述d步骤冷却至氮化钒反应器内温度≤150℃，此时，产品出炉，不会再被氧化，得到合格产品。