[发明专利]一种制备σ相FeV50的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，具体涉及一种σ相FeV50的制备方法。

背景技术

钒铁作为一种常见的合金添加剂，具有比较成熟的生产工艺，常用的主要有铝热法和硅热法两种，各有优劣，硅热法钒的回收率很高，可达98％以上，但产品含碳的质量分数一般难于降到0.2-0.3％以下，并且难于冶炼高钒铁。铝热法冶炼周期短，产品杂质含量低，但钒的回收率比硅热法要低，最高仅为95％。目前国外绝大部分钒铁厂家，如俄罗斯下塔吉尔钢铁联合公司，德国GfE电冶金公司，奥地利的特雷巴赫公司以及国内的攀钢均采用电铝热法冶炼；国内的其他厂家大多采用电硅热法。

目前，钒铁冶炼的专利都聚焦在原料和还原剂的选择以及如何有效地提高钒的回收率上。

中国专利申请CN101100720A中公开了将钒酸钙、铝粉、铁质料按一定重量配比冶炼得到钒铁：钒酸钙：100份，铝粉：23～28份，铁质料：23～27份；其中，所述的钒酸钙为偏钒酸钙、焦钒酸钙、正钒酸钙中的至少一种，其含钒品位为24％～43％。

中国专利申请CN101265545A提供一种电硅热法冶炼中钒铁的方法。该发明采用氧化钒电硅热法，以硅铝铁合金、氧化钒、铁和石灰为原料，所述的硅铝铁合金的化学成分按重量配比为：Si：50％～55％，Al：20％～25％，余量为Fe和不可避免的杂质，将硅铝铁合金直接与氧化钒、石灰和铁粒等混匀后入炉。

中国专利申请CN101148733A公开了一种钒铁喷粉精炼工艺，主要步骤为在电铝热法冶炼钒铁过程中，当炉料充分完成铝热反应，熔渣与合金实现分离后，停止电极加热，随即向熔渣层插入喷枪并喷吹还原粉料，同时旋转炉体，还原粉料在喷吹气流冲击和炉体旋转搅拌双重作用下与熔渣充分混和，然后再插入电极继续加热熔炼20～25分钟，让熔渣中残留的钒进一步还原生成钒铁。以实现提高钒铁冶炼的钒回收率，降低生产成本。

FeV50按物相结构可分为α相和σ相两种，其中α相是一种置换固溶体，具有比较绵软的特性，压溃强度一般高于750MPa，难于破碎制样，为了达到用户要求的粒度，在破碎时通常要产生大量无法使用的细粉，从而造成部分钒的损失。不同于钒铁固溶体，σ相FeV50是一种金属间化合物，具有明显的硬而脆的物理特性，易于破碎并且产生的细粉相对较少，对于延长破碎设备的使用寿命以及提高钒的收率和利用率具有重要意义。本领域公开的技术主要着重于钒铁的冶炼过程，主要产物为α相FeV50。而以金属间化合物σ相FeV50为目标合金的冶炼方法，则未见报导。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种制备表观质量好并且易破碎的σ相FeV50的方法。

本发明的技术方案为提供一种制备σ相FeV50的方法。该方法是将原料氧化钒、铝、铁、石灰混匀后入炉，采用电铝热法在电弧炉中冶炼得到；其中：

a.配料时在原料中配入过量的铝以还原氧化钒，待炉料熔清，炉渣贫化至含钒较低时，除贫渣；

b、将适量的氧化钒加入到出渣后的合金液中脱去过量的铝，当合金液的温度和铝含量达到要求时，出炉浇铸，冷却后得到的产品即为σ相FeV50。

其中，上述方法中所述氧化钒为V₂O₃或V₂O₅中的至少一种。

其中，上述方法中所述原料的品位要求为：V₂O₃ TV＞62％；C＜0.05％；S＜0.06％，V₂O₅ V₂O₅＞97.5％；铝为铝粉，含铝＞98％，粒度＜5mm；铁为铁屑，Fe＞99％，C＜0.1％；石灰CaO＞90％；所有原料中的Si＜1.5％；所述百分比均为质量百分比。

其中，原料中铝需过量，为理论计算值的1.1～1.3倍。计算理论值的化学反应方程式：V₂O₃+2Al＝2V+Al₂O₃与3V₂O₅+10Al＝6V+5Al₂O₃。