碳氮化钒生产工艺条件的实验室研究.pdf

锅 铁 钒 钦 碳化钒、 碳氮化钒生产工艺条件 的实验室研 究 王 功厚 陈延 民 朱元 凯 北京科技大学 在碳热还原钒氧化物 反应体系平衡组成计算的基础上, 进行 了实验研究工作, 确定 了制取 碳化饥 的生产工艺条件 采用正交设计方 法, 研究 了对碳化饥的渗氮过程 , 制定 出碳氮化钒 的生 产工艺条件 少 、 成本低、 钒 的回收率高的优点。 但为 、 一 、 前 百 获得具有 良好 的综合性 能 韧性 焊接性 等 的高强度低合金钢 , 其含碳量一般控 。 , 在热轧 的高强度低合金钢 中, 微 合金 制在 较 低 的水平上 要避 免加入 过量碳 、 。 元素钒与钢 中的碳 氮元素结合 , 以微 小 就 给 碳 化 钒 的使用带来一些局 限 相 比 的碳氮化物形式弥散析 出。 这 一方 面起到 之 下 , 碳氮化 钒 由于具备含碳低 , 可 以 同 , , 化 晶 可 以 , 一 时 向钢 中添加钒和 氮两种元素 的 特 点 细 粒 得 良 韧性 另 的作用 获 好 方 面起到沉淀强化 的作用 , 显 著地提 高 了 被 认为是 一种 比较 理 想 的 新 型 钒 添 加 钢材 的屈服强度 。 剂 。 , 研 究工作表 明 幻 , 在 高强度 低 合 目前 制取碳化钒大都采 用碳热还原 。 金钢 中, 氮与钒元素之 间的交互作用 , 对 钒氧化物 的方法 幻〔 关于 制 取 碳 化 钒 。 , 〔〕已 了 提 高钢材性能具有重要 意义 大量 实验 数 反应平衡组成 的计算 文 献 计算 在 、 、 据说 明 由于钒 氮交互作用 , 随着氮含量 不 同温度 压力条件下 , 用不 同量 的碳作 增 高 , 为达到钢材指定强度 水 平 所 需 的 还 原剂还 原五氧化 二钒 的反应体 系 , 得 出 。 、 钒含量要少得 多 这样 , 适 当 提 高 钢 中 了平衡组成随温 度 压 力和 还 原剂用量 的 , 量 , 可 以 省 目 化 况 为选择 取 化钒 生 工 氮含 达到节 合金元 素 钒 的 变 情 制 碳 的 产 艺 。 的。 条件提供 了理 论依据 本文是在理论计算 , 。 , 在 高强度低合金钢 中, 氮 的溶解度约 的基 础上 以 为 原料 考虑 到生产 为 。 一般 认为 , 含氮量 的最 佳 范 实际 , 进 行 了实验研 究 , 确定 了制取碳化 。 围是 。 钢 中残余氮含量取 钒 的生产工 艺条件 决于炼钢方 法 。 氧气顶 吹转炉钢含氮 碳氮化 钒 的生产一般是在对饥 的氧化 。 。 , , , 电炉钢含氮 物碳热还 原后 于 高温 条件下 再对 固相 碳 。 因此 , 冶炼 高强度低合金 钢时 , 有必要在 化 钒直接渗氮而 制取 的 这是一个 多 因素 。 加入 钒 的同时设法一起加入氮 。 影 响 的复杂过程 因此 , 本 工作采 用正 交设 碳化钒和 碳氮化钒是近年 发展 起来 的 计方 法 , 对 此过程 进 行 了系统地全面地研 。 两 种新型钒添加剂 。 它们都具有能量消耗 究 , 并确定 了最佳渗氮条件 年第 期 。 均 匀 , 然后在 液压 机 上压 制成块 再把料 二 、 制取碳化钒 块置于烘箱 中烘 干 , 烘 干 后 的料块放入石 墨柑 涡 中并密封在 炉 内的恒温 带 区域里 。 。 预还 原 一 实验 装里和实验 用 料 根据热力 学数据 〔 〕, 。在 。 实验 采 用 高 温 真空铂 丝 炉 , 其恒温 发生 固液相变 这 样 , 如 果在 此相 变温 度 带长 。 以铂 佬 一 铂 热 电偶测温 , 之前 , 。 没有被彻底 还 原 为 低 价 钒 。 , , , 一 用 控温 仪控制 温 度 炉 内真空 ‘士 其熔 点都在 以 上 , 由机械泵 实现 , 真 空度 由复合真 空计上 的 则在升温 过程 中 可 能会 发生 物料烧 结现 。 , , 热偶真空管测量 。 象 致使还 原反应 不 能进 行完全 因此 考虑到还 原剂的活性对还 原反应 速度 有必要研 究相变温度前 五 价 钒 向低 价钒 , 的影 响 〔 〕, 本实验选 用反应 能力 较 强 的 转变 的动力 学 并 以此 为基 础 确定升温 制 活性炭作为还 原剂 。 度 , 以期更 好地完 成五 价钒到低价钒 的转 。 。 , 实验用料为分析纯 , 和 化学 纯 活 变 达到预还 原 的 目的 。 性炭。 实验过程 在柑涡装入 炉 内并密封好 以后 , 将炉 。 二 确定实验 条件 子抽真 空 当真空度达到 后 , 开 。 在碳化 钒 中, 钒 以 , 形式化 合 , 它 始 按升温 制度升温 当达