[发明专利]一种50钒铁的制备方法及利用其制得的50钒铁

说明书

本发明涉及一种50钒铁的制备方法及利用其制得的50钒铁。所述制备方法包括如下步骤：(1)将含钒原料、含碳原料和含铁原料混合均匀；(2)将步骤(1)得到的混合原料放入充满保护气体的推板窑中进行碳热固相还原，得到50钒铁。所述制备方法无需抽真空，在保护气体环境下的推板窑中即可制备得到合格的50钒铁，钒的回收率高达98％以上，不仅具有流程简单、生产成本低、原料易得的优点，还可以利用常见的推板窑实现连续的大规模生产。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体地说，涉及一种50钒铁的制备方法及利用其制得的50钒铁。

背景技术

钒铁是目前钢铁工业应用最为广泛的钒微合金化中间合金，被广泛应用于机械制造、航空航天、建筑路桥等行业。

钒铁是钢铁工业重要的合金添加剂，主要作用包括细化晶粒、增加钢的强度并抑制其时效作用，具体表现为：在合金结构钢中，钒铁的作用是细化晶粒，增加钢的强度和韧性；在弹簧钢中，钒铁与铬或锰配合使用，增加钢的弹性极限，并改善其质量；在工具钢中，钒铁的作用是细化钢的组织和晶粒，增加钢的回火稳定性，增强其二次硬化作用，提高其耐磨性，延长工具的使用寿命；在铸铁中加入的钒，由于形成碳化物而促进珠光体形成，使渗碳体稳定，石墨颗粒的形状细而均匀，细化基体的晶粒，因而使铸件的硬度、抗拉强度和耐磨强度提高。

钒铁合金的制备原理主要是利用还原剂对含钒氧化物及其他含钒原料进行还原，并在高温熔融状态下与铁质熔体互相固溶而得。传统的50钒铁冶炼方法有铝热法、电硅热法和真空炉冶炼法。(1)铝热法因为采用了强还原剂铝，在还原氧化钒的过程中会产生大量的热，不但能满足铝热法冶炼工艺的热量要求，还要添加回炉钒铁碎屑来降低反应温度，并且加入石灰、镁砂、萤石来降低炉渣粘度，导致钒的冶炼回收率仅为90％-95％。因此，铝热法具有钒回收率低、间歇式生产、还原剂铝价格较高的缺点。(2)电硅热法采用硅铁和铝的混合还原剂，在改进的三相碱性电弧炉中生产含40％-60％V的钒铁。该法使用的原料包括五氧化二钒熔片、铝块、石灰和普碳钢的废钢或钢屑。因为低价钒氧化物为碱性化合物，对钒的还原会产生不利的影响，为此需要加入石灰以提高炉渣的碱度，促进钒氧化物的还原。该法的冶炼过程分还原和精炼两步进行：1)还原期，用硅铁和铝还原氧化钒，得到含硅较高的钒硅铁合金；2)精炼期，用V₂O₅高的炉渣精炼钒硅铁合金，降低硅而得到钒铁。该法会生成大量副产物SiO₂，而且冶炼回收率仅为90％-95％，具有钒回收率低、间歇式生产、操作复杂和还原剂价格较高的缺点。(3)真空炉冶炼法将氧化钒、还原剂、铁粉经过加水混料，然后进行压制成块、烘干、真空冶炼，最后反应生成钒铁。该法虽然可以采用价格便宜的碳粉作为还原剂，并且将冶炼回收率提高至95％以上，但是仍具有工序复杂、真空炉生产成本高、间歇式生产等缺点，无法满足连续的大规模生产需求。

CN108165781A公开了一种低Mn含量FeV50的制备方法，所述制备方法仍然采用铝热法，只是对常规倾翻炉电铝热法冶炼FeV50的工艺进行了参数调整，具体调整了引弧电压和电流、贫渣电压和电流、精炼电压和电流。虽然所述制备方法可以制得低Mn含量FeV50，但是仍然采用耗能高、成本高、污染高的铝热法，导致所述制备方法的适用范围有限，无法满足连续的大规模生产需求。

CN110042238A公开了一种高品质FeV50合金的生产方法，所述生产方法主要包括电铝热冶炼、浇铸、冷却的步骤，具体为将冶炼到符合要求的FeV50合金液出炉浇铸到锭模中，14-16min后开启水冷系统，110-130min后关闭水冷系统，20-24h后拆炉得到高品质FeV50合金。虽然所述生产方法可以制备A级品要求的高品质FeV50合金，但是仍然采用耗能高、成本高、污染高的铝热法，导致所述制备方法的适用范围有限，无法满足连续的大规模生产需求。