[发明专利]一种钒氮合金的制备工艺

说明书

一种钒氮合金的制备工艺，先将含钒化合物进行机械活化处理，再加入反应促进剂、石墨烯、粘结剂以得到合格的混合料，然后进行时效处理，再送入煅烧窑中进行煅烧，依次经过干燥阶段、碳化阶段、氮化阶段与冷却阶段后出炉获得含钒量大于等于77.0％的钒氮合金成品。本发明不仅质量较好、产品质量稳定，而且生产过程平稳、生产成本较低。

技术领域

本发明涉及一种钒氮合金的制备工艺，具体适用于含钒钢铁材料生产时所添加的含钒合金的生产。

背景技术

目前，生产含钒钢铁材料时，通常使用添加含钒合金的方法来实现。为了减少钒的添加量、改善钢铁的强韧性能，含钒合金最好以钒氮合金的形式添加，因此，钢铁生产对优质钒氮合金的需求日益增加。目前，虽然钒氮合金的制备工艺较多，例如真空法、常压氮化法等，且生产都已达到了较高的水平，但其都存在产量较低、质量不稳等问题，为了提高钒氮合金的产品质量、降低生产成本，急需一种优质、经济的钒氮合金的制备工艺。现有技术不但操作步骤繁琐，而且生产效率较低、质量较差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的质量较差、生产成本较高的缺陷与问题，提供一种质量较好、生产成本较低的钒氮合金的制备工艺。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种钒氮合金的制备工艺，依次包括以下步骤：

第一步：先将含钒化合物采用研磨的方法进行机械活化处理，研磨时间大于等于1小时，然后加入反应促进剂、石墨烯与粘结剂进行混料，得到合格的混合料；

第二步：先将上述混合料放置24小时，再将放置后的混合料机械成型为粗料块，然后对粗料块进行时效处理，即将粗料块在常温下自然晾干，处理时间大于等于48小时；

第三步：先将时效处理后的粗料块从钒氮合金煅烧窑的进料口送入煅烧窑中，同时，将高纯氮气由不同的进气口送入煅烧窑中，粗料块依次经过干燥阶段、碳化阶段、氮化阶段与冷却阶段后出炉，最终得到钒氮合金成品；所述干燥阶段的温度为180–400℃，碳化阶段的温度为1500–1600℃，氮化阶段的温度为1250–1350℃，冷却阶段为水冷到不超过100℃，煅烧时间为6小时，窑内压力为微正压，其压力范围为0.1–0.2kg/cm³。

所述氮气的体积百分比浓度为99.999％；所述碳化阶段的温度为1550℃，氮化阶段的温度为1300℃。

所述含钒化合物研磨后的大小为–180目；所述含钒化合物、反应促进剂、石墨烯与粘结剂的重量份比例为：70–85：3–5：10–25：0.1–10。

所述含钒化合物为粉状的五氧化二钒、三氧化二钒、四氧化二钒、多钒酸铵、偏钒酸铵、氢氧化钒、钒酸或它们的组合。

所述反应促进剂为碳酸亚铁粉末、高纯铁粉、熔融五氧化二钒粉末、三氧化二钒粉末、钒铁粉末、钒氮合金粉末、碳化钒粉末或金属钒粉末。

所述煅烧窑的加热方法为电阻加热、等离子加热或高温氮气加热。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种钒氮合金的制备工艺中，对含钒化合物进行了活化处理，改善了含钒化合物的表面反应活性，从而便于后续反应的均匀、充分的进行，进而提高钒氮合金产品的质量，而且，在机械成型前，将混合料放置了24小时，该设计的目的在于使物料充分水合，发挥水的粘结作用，从而改善混合料的润湿性，便于提高后续粗料块的强度，此外，本发明还对粗料块进行了时效处理，该种时效处理不仅可以让粗料块固化、形成一定的强度，而且可以促使粗料块的表观水分适当挥发以提高其表面张力，有利于减少最终产品钒氮合金的表面裂纹，改善其表面质量，从而提高其产品质量。因此本发明不仅质量较好、表观密度高，而且可以连续生产、产量较高，产品质量均与、稳定。