粉钒代替部分片钒生产钒氮合金试验研究

粉钒代替部分片钒生产钒氮合金试验研究

曹良臣,胡峙桥 ,韦占新

承德燕北冶金材料有限公司  河北省锻造用钢技术创新中心  

摘要:钒氮合金在国内最大的应用领域首推高强度钢筋。2012年1月住建部、工信部联合下发了《关于加快应用高强钢筋的指导意见》的文件，要求在建筑工程中加速淘汰335兆帕级钢筋，优先使用400兆帕级钢筋，积极推广500兆帕级钢筋。随着国家“十二·五”对新三级螺纹钢的强制推行，钒氮合金的需求将急剧增加，为了更加充分发挥承德建龙钒钛资源优势，提高钒钛资源综合利用水平，适应冶金工业结构调整，发展钒深加工产品，做长做全产业链，承德燕北冶金材料有限公司建设钒氮合金生产线。

关键词：钒氮合金；高强度钢筋；钒钛资源

一、前言

钒氮合金生产现阶段使用的片状五氧化二钒，化学成分V2O5≥98%，是经APV在熔化工段闪蒸脱水、煅烧脱氨和熔化铸片产出的产品，片钒运至钒氮合金生产经欧版磨磨粉，控制粒度200目90%通过率。APV经干燥、煅烧后V2O5含量约为94.5%，粒度200目85%左右通过率，考虑使用粉钒代替部分片钒生产钒氮合金试验。

二、实验

2.1理论分析

钒的氧化物从高价位到低价位依次是:V2O5、V2O4 、V2O3 、VO。

根据其氧势的高低,V2O5的还原为逐级还原, 依次为V2O5一级还原V2O4，二级还原V2O3，三级还原VO，四级还原V (或VC) 。

实际的反应过程中,由于V2O4的熔点为1360℃,在反应温度内则不易损失,故一级还原开始温度应低670℃,即在V2O5转变为液相之前就还原为难熔的V2O4,可以大大降低钒损失,这是制备氮化钒过程中所期望的。这期间如果只考虑碳和钒氧化物的直接还原氮化反应,主要有:

（1） V2O5(固) + C(固) = V2O4(固) + CO(气)  (72～670℃)

（2） VO(固) + 2C(固) = VC(固) + CO(气)      (961℃)

（3） VO(固) + C(固) + 1/ 2N2 (气) = VN(固) + CO(气) (887℃)

（4） VN + C = VC + 1/ 2N2  (1273℃)

注意:

1、碳还原五氧化二钒制备氮化钒的过程中,间接还原和直接还原都可以发生,所以应该在五氧化二钒的熔点温度（670℃）以下进行一级还原反应,以减少钒损失。 

2、直接还原的开始温度为383℃,670℃以前进行一次还原反应，碳化开始温度961℃. 887℃时发生氮化反应,

3、氮化钒转化为碳化钒的温度为1273℃，为了避免形成的VN 转化为VC ,氮化温度应控制在1273℃以下。

2.2工艺流程

2.3、试验目的

（1）降低熔化炉熔化铸片能源消耗；

（2）减少钒氮合金磨机使用频次进而降低电耗。

2.4、试验目标

（1）摸索粉钒代替片钒生产钒氮合金经验，突破瓶颈，逐步提高替代比例；

（2）降低熔化炉和钒氮合金原料系统能源消耗，降低生产成本。

（3）一期推板窑和二期推板分别试验，以选取一条即将大修的推板进行试验为原则，争取小试结束后三个月内在其他三条推板窑上推广试验的目标。

（4）粉钒替代片钒按申请专利的标准及要求开展工作

2.5、试验方案

（1）粉钒替代片钒生产试验方案

（2）对粉钒煅烧条件的研究

三、结论

3.1实验数据

3.2、实验结论

通过生产实验实践，APV经干燥、煅烧后V2O5含量约为94.5%，粒度200目85%左右通过率，可以使用10%粉钒代替部分片钒生产钒氮合金工业生产。

参考文献：

[1] 李文超．冶金热力学[M]．北京：冶金工业出版社，1995．249~255．

[2] 叶大伦．实用无机物热力学数据手册[M]．北京：冶金工业出版社，1981，1026-1033．

[3] 黄希祜．钢铁冶金原理[M]．北京：冶金工业出版社，1990，152一l53．

[4] 粱连科．金属钒、碳化钒和氮化钒制备过程的热力学分析[J]．钢铁钒钛，1999，20(3)：43-46．