[发明专利]一种高密度钒氮合金料球的制备方法

说明书

本发明公开了一种高密度钒氮合金料球的制备方法。该方法包括：将钒源磨粉；钒源、碳源、催化剂进行干混，得到干混料；向干混料中加水湿混，得到湿混料；将湿混料进行高速湿磨以对原料表面进行活化，得到湿磨料，将湿磨温度控制在80～150℃；向湿磨料中加入粘结剂及水，进行二次湿混，得到粘结料；将粘结料压球，得到生料球；将生料球在氮气气氛推板窑中进行煅烧冶炼，得到高密度钒氮合金料球。本发明的方法通过增加和控制湿磨操作，改变了构成生料球的原料的微观形貌和组分的价态，大幅降低钒氮合金生料球在煅烧过程中的膨胀率及变形率，可大幅提高坩埚装填量，缩短冶炼时间，获得高密度的钒氮合金料球。

技术领域

本发明涉及钒冶金技术领域，更具体地涉及一种高密度钒氮合金料球的制备方法。

背景技术

钒氮合金是一种新型高效的钢铁合金添加剂，在钢中可以起到细晶强化和沉淀强化作用。其优势与钒铁合金相比，使钢达到相同强度时可以节约钒用量20～40％，进而大幅降低生产升本，也能有效提升钢的耐磨性、强度、韧性及热疲劳性等综合机械性能，广泛用作冶炼含钒钢的微合金添加剂。

钒氮合金的生产工艺主要是将钒源、碳源、催化剂、粘结剂混合压球，装入石墨坩埚后推入隧道窑进行冶炼。目前国内仅攀钢、承钢利用V₂O₃为主要钒源生产钒氮合金，其余厂家均以V₂O₅为主要钒源进行冶炼。然而，由于片钒熔点低，采用片钒制备的钒氮合金料球极易发生料球膨胀变形、粘结、爆裂、粉化等情况而影响产品表观质量，且冶炼过程中的“层状”裂纹会保留至后端产品，造成产品存在质量差、密度低、形状不均匀等问题，极大地影响了成品合金的表观质量。

专利文献CN114606432A公开了一种高密度钒氮合金的制备工艺，具体制备方法如下：在氮化钒生料球表面均匀喷洒一层石墨改性液，然后将处理后的氮化钒生料球在30～60℃下干燥去除表面水分，最后放入反应炉内烧制。通过在氮化钒生料球表面涂上一层石墨改性液，在一定温度下让其表面附上一层改性石墨膜，采用氨水改性的石墨，使得石墨表面含有少量含氧基团被取代，一方面覆上石墨液形成的石墨膜能减少生料球之间的粘连问题；另一方面改性的石墨膜在后续烧制过程中不仅C具有还原性，改性的氨基具有补氮作用，而且还减少了石墨表面含氧基团的干扰，提高了钒氮合金的性能。然而，该方法只对氮化钒生料球表面产生作用，虽然能减少生料球之间的粘连，但无法改变料球内部的层状裂纹，料球内部密度仍相对较低。

专利文献CN101319282A公开了一种钒氮合金的生产方法，其将粉末状的钒的氧化物或偏钒酸铵，碳质粉剂和粘结剂，添加密度增加剂，混合均匀后，压块、成型，在氮气气氛下连续加入外热式回转窑，在氮气保护下预烧到1000℃以下，在出料口收集经氮气保护下冷却至室温的预烧的块状产品。然后推入改进的软磁氮气氛炉窑中，加热到1000～1500℃温度，物料发生碳化和氮化反应，出炉后获得钒氮合金产品。制得的钒氮合金：V：78～83％，N：16～21％，C≤6％max，硅、磷和铝小于：0.10％，其表观密度大于4.4g/cm³。该工艺通过添加密度增加剂，提高了钒氮合金的表观密度。然而，该工艺中密度增加剂制备工艺复杂且成本较高，且其无法解决料球膨胀爆裂的问题。

基于以上的技术背景，有必要提出一种高密度钒氮合金料球的制备方法以解决冶炼钒氮合金生料球在推板窑煅烧过程中的变形、膨胀、开裂等技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高密度钒氮合金料球的制备方法以解决现有技术中存在的上述问题中的至少一项。本发明的方法通过增加和控制湿磨操作，改变了构成生料球的原料的微观形貌和组分的价态，大幅降低钒氮合金生料球在煅烧过程中的膨胀率及变形率，可大幅提高坩埚装填量，缩短冶炼时间，获得高密度的钒氮合金料球。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的一方面，提供一种高密度钒氮合金料球的制备方法，其包括下列步骤：

步骤S1：将钒源磨粉；