制备氮钒合金的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了制备氮钒合金的方法和系统。其中，制备氮钒合金的方法包括：将三氧化二钒粉末与石墨粉末进行成型处理，得到混合物料团块；将所述混合物料团块输送至转底炉的进料区进行布料，所述混合物料团块依次经过碳化还原区、氮化合成区和冷却区后，经出料区排出，其中，所述混合物料团块进入所述碳化还原区进行碳化还原处理，得到碳化钒和一氧化碳；所述碳化钒进入所述氮化合成区与氮气进行氮化处理，得到氮钒合金；所述氮钒合金进入所述冷却区进行冷却处理，得到冷却的氮钒合金。该方法以三氧化二钒和石墨为原料制备混合物料团块，并在转底炉中分步进行碳化还原处理和氮化处理，得到氮含量高、杂质含量低的钒氮合金。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制备氮钒合金的方法和制备氮钒合金的系统。
技术介绍
氮化钒铁是一种新型钒氮合金添加剂，性能优于钒铁和氮化钒，可广泛应用于高强度螺蚊钢筋、高强度管线钢、高强度型钢(H型钢、工字钢、槽钢、角钢)、薄板坯连铸连轧高强度钢带、非调质钢、高速工具钢等产品。氮化钒铁因其比重可达到5.0g/cm3以上，比添加氮化钒(比重3.5左右)具有更高的吸收率，氮化钒铁的回收率可达95％以上，平均比钒氮合金吸收率高3％～5％，性能更加稳定，具有更高的细化晶粒和提升强度、韧性、延展性等。钢中增氮方法通常有：(1)添加富氮锰铁；(2)添加氰氨化钙；(3)吹氮，但这些方法都有不足之处：方法(1)昂贵；方法(2)收率低且不稳定；方法(3)吹氮时需要特殊装置。由此，制备氮钒合金的方法有待改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种制备氮钒合金的方法，该方法以三氧化二钒和石墨为原料，在转底炉中分步进行碳化还原处理和氮化处理，得到氮含量高、杂质含量低的钒氮合金。因而，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种制备氮钒合金的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：将三氧化二钒粉末与石墨粉末进行成型处理，以便得到混合物料团块；将所述混合物料团块输送至转底炉的进料区进行布料，所述混合物料团块依次经过碳化还原区、氮化合成区和冷却区后，经出料区排出，其中，所述混合物料团块进入所述碳化还原区进行碳化还原处理，以便得到碳化钒和一氧化碳；所述碳化钒进入所述氮化合成区与氮气进行氮化处理，以便得到氮钒合金；所述氮钒合金进入所述冷却区进行冷却处理，以便得到冷却的氮钒合金。根据本专利技术实施例的制备氮钒合金的方法，该方法以三氧化二钒和石墨为原料，在转底炉中分步进行碳化还原处理和氮化处理，避免氮化合成区的氮气进入碳化反应区使碳化反应区的CO浓度提高，还原性气氛增强，从而使碳化处理效率更高，原料碳化率显著提高，同时还有效降低球团中的氧含量，进而，得到氮含量高、氧含量低、杂质少的钒氮合金。并且，该方法生产成本低，方法简单，易于操作。另外，根据本专利技术上述实施例的制备氮钒合金的方法，还可以具有如下附加的技术特征：根据本专利技术的实施例，所述三氧化二钒粉末与石墨粉末按质量比100：(45-50)进行所述成型处理。根据本专利技术的实施例，所述三氧化二钒粉末的纯度不低于98％。根据本专利技术的实施例，所述三氧化二钒粉末与石墨粉末的粒度均不大于200目。根据本专利技术的实施例，所述混合物料团块的直径为10-15毫米。根据本专利技术的实施例，所述碳化还原处理的温度为1200-1250℃，时间为0.5-1小时。根据本专利技术的实施例，所述氮化处理的温度为1250-1380℃，时间为1-1.5小时，且氮气分压与氧气分压的比值不低于33。根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种实施前述制备氮钒合金的方法的系统。根据本专利技术的实施例，该系统包括：成型装置，所述成型装置具有三氧化二钒粉末入口、石墨粉末入口和混合物料团块出口；转底炉，所述转底炉沿原料运动的方向依次设置进料区、碳化还原区、氮化合成区、冷却区和出料区，其中，所述进料区具有混合物料团块入口，所述混合物料团块入口与所述混合物料团块出口相连；所述碳化还原区具有一氧化碳出口；所述氮化合成区具有第一氮气入口；所述出料区具有氮钒合金出口。根据本专利技术实施例的制备氮钒合金的系统，成型装置上设置三氧化二钒粉末入口和石墨粉末入口，以三氧化二钒和石墨为原料制备混合物料团块。在转底炉中设置碳化还原区和氮化合成区，使原料分步进行碳化还原处理和氮化处理，得到氮含量高、杂质含量低的钒氮合金。并且，该系统的结构简单，易于操作。根据本专利技术的实施例，所述转底炉进一步包括：第一挡墙，所述第一挡墙设置在所述碳化还原区和所述氮化合成区之间；第二挡墙，所述第二挡墙设置在所述氮化合成区和所述冷却区之间；第三挡墙，所述第三挡墙设置在所述冷却区和所述出料区之间。根据本专利技术的实施例，所述转底炉进一步包括：第一氮气通孔，所述第一氮气通孔设置在所述第二挡墙上；第二氮气通孔，所述第二氮气通孔设置在所述第三挡墙上。根据本专利技术的实施例，所述转底炉进一步包括：第二氮气入口，所述第二氮气入口设置在所述转底炉的顶壁上。根据本专利技术的实施例，所述转底炉进一步包括：水冷壁，所述水冷壁设置在所述冷却区的侧壁上。根据本专利技术的实施例，所述转底炉进一步包括：蓄热式烧嘴，所述蓄热式烧嘴设置在所述碳化还原区和所述氮化合成区，根据本专利技术的实施例，所述转底炉进一步包括：一氧化碳输送通道，所述一氧化碳输送通道分别与所述碳化还原区的所述一氧化碳出口和所述蓄热式烧嘴的进气口相连。根据本专利技术的实施例，所述转底炉进一步包括：螺旋出料器，所述螺旋出料器设置在所述出料区的所述氮钒合金出口处，所述螺旋出料器包括：螺旋轴体；和螺旋叶片，所述螺旋叶片盘旋设置在所述螺旋轴体上。根据本专利技术的实施例，所述螺旋出料器进一步包括：冷却水通道，所述冷却水通道设置在所述螺旋出料器的内部，并沿所述螺旋出料器的轴向设置；和氮气通道，所述氮气通道设置在所述冷却水通道的外侧，且氮气通道轴向包裹冷却水通道，氮气通道具有氮气入口和氮气出口。根据本专利技术的实施例，所述氮气入口设置在所述螺旋轴体的端处，所述氮气出口设置在所述螺旋叶片上。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1显示了根据本专利技术一个实施例的制备氮钒合金的方法的流程示意图；图2显示了根据本专利技术一个实施例的制备氮钒合金的系统的结构示意图；图3显示了根据本专利技术一个实施例的转底炉的结构示意图；图4显示了根据本专利技术一个实施例的螺旋出料器的结构示意图；图5显示了根据本专利技术一个实施例的螺旋出料器的截面的结构示意图；图6显示了根据本专利技术一个实施例的转底炉的局部结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术而不是要求本专利技术必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。进一步地，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种制备氮钒合金的方法。参考图1，根据本专利技术的实施例，对制备氮钒合金的方法进行解释说明，该方法包括：S100成型处理根据本专利技术的实施例，将三氧化二钒粉末与石墨粉末进行成型处理，得到混合物料团块。利用石墨粉对三氧化二钒进行还原和碳化处理，反应活性高，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备氮钒合金的方法，其特征在于，包括：将三氧化二钒粉末与石墨粉末进行成型处理，以便得到混合物料团块；将所述混合物料团块输送至转底炉的进料区进行布料，所述混合物料团块依次经过碳化还原区、氮化合成区和冷却区后，经出料区排出，其中，所述混合物料团块进入所述碳化还原区进行碳化还原处理，以便得到碳化钒和一氧化碳；所述碳化钒进入所述氮化合成区与氮气进行氮化处理，以便得到氮钒合金；所述氮钒合金进入所述冷却区进行冷却处理，以便得到冷却的氮钒合金。

【技术特征摘要】
1.一种制备氮钒合金的方法，其特征在于，包括：将三氧化二钒粉末与石墨粉末进行成型处理，以便得到混合物料团块；将所述混合物料团块输送至转底炉的进料区进行布料，所述混合物料团块依次经过碳化还原区、氮化合成区和冷却区后，经出料区排出，其中，所述混合物料团块进入所述碳化还原区进行碳化还原处理，以便得到碳化钒和一氧化碳；所述碳化钒进入所述氮化合成区与氮气进行氮化处理，以便得到氮钒合金；所述氮钒合金进入所述冷却区进行冷却处理，以便得到冷却的氮钒合金。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三氧化二钒粉末与石墨粉末按质量比100：(45-50)进行所述成型处理。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述三氧化二钒粉末的纯度不低于98％。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述三氧化二钒粉末与石墨粉末的粒度均不大于200目。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述混合物料团块的直径为10-15毫米。6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述碳化还原处理的温度为1200-1250℃，时间为0.5-1小时，任选地，所述氮化处理的温度为1250-1380℃，时间为1-1.5小时，且氮气分压与氧气分压的比值不低于33。7.一种实施权利要求1-6任一项所述制备氮钒合金的方法的系统，其特征在于，包括：成型装置，所述成型装置具有三氧化二钒粉末入口、石墨粉末入口和混合物料团块出口；转底炉，所述转底炉沿原料运动的方向依次设置进料区、碳化还原区、氮化合成区、冷却区和出料区，其中，所述进料区具有混合物料团块入口，所述混合物料团块入口与所述混合物料团块出口相连；所述碳化还原区具...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴佩佩，王健月，王福佳，曹志成，薛逊，吴道洪，
申请(专利权)人：江苏省冶金设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32