專利名稱：V₂O₅直接合金化的混合劑壓塊及其使用方法
技術領域：
本發明直接合金化添加劑的技術領域，特別涉及一種V2O5直接合金化的混合劑壓塊及其使用方法。
背景技術：
目前，生產含釩合金鋼主要有三種方法第一是在煉鋼爐內加入釩鐵合金，這種方法最為普遍，為現階段生產釩合金鋼的主要方法；第二是直接在煉鋼爐內加釩渣(含V2O5為15 20wt%)和還原劑的混合物進行合金化；第三是在冶煉氧化末期，扒渣后向煉鋼爐內加入V2O5和還原劑，然后在還原期加入貧化劑進行合金化。 在以釩鐵為原料進行合金化時，需先用專用的生產設備冶煉釩鐵合金，釩鐵合金的冶煉工藝比較復雜，一般使用電硅熱法和鋁熱法等。用釩鐵合金進行釩合金鋼的生產，需要冶煉釩鐵合金和鋼液合金化兩個工序，該工藝比較復雜、冶煉時間較長、能耗較高和綜合成本相對高昂，且釩在生產過程中損失較多，總的收得率只有8(T85%。在以釩渣為原料進行合金化時，釩渣對釩合金鋼冶煉有兩個方面的不利影響 第一是釩渣中V2O5含量偏低，釩渣混合劑中V2O5的含量約為15 20wt% ;第二是釩渣中其他雜質元素較多，故在合金化的同時引入了大量無用且有害的雜質，特別是釩渣中含磷量高達0. ro. 3wt%,當冶煉釩合金鋼時，還原條件下增磷較明顯。這些因素導致冶煉時渣量較大，耗費熱能較高，對釩合金鋼的冶煉不利。另外，到目前為止，釩渣直接合金化只可以生產含釩為0. lwt%左右的低釩合金鋼，而生產含釩量較高的合金鋼未有報道。《一種V2O5直接合金化煉鋼工藝》(CN101067182A)公開了如下技術當以V2O5為原料直接合金化時，在煉鋼爐冶煉的氧化期末期，需扒除氧化渣，將V2O5與還原劑、熔劑、添加劑的混合物經破碎混勻后，裝入煉鋼爐內，從而使V2O5中的釩還原出來而對鋼液直接進行合金化冶煉。在還原過程中，加入調整熔劑調整熔渣的成分，在還原期末，將爐渣貧化劑加入爐內，對含V2O5的爐渣進行還原貧化，使釩的收得率提高。該專利技術雖可得到較高的收得率，但加入的溶劑、調整劑和還原劑等種類繁較多，試劑用量較大；在反應過程中，生成的渣量較多；在實際的生產過程中，需在氧化期末期、還原期末期加入試劑，即需兩步完成生產。

發明內容
本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種V2O5直接合金化的混合劑壓塊。使用該V2O5直接合金化的混合劑壓塊在鋼液中還原V2O5速度快、釩的收得率高、操作簡便易行、可單步得到所需的釩合金鋼和經濟效益顯著。為實現上述目的，本發明采用技術方案是該混合劑壓塊的原料及其含量是=V2O5粉為10 25wt%，還原劑為5 20wt%，添加劑為50 75wt%，水玻璃為5 15wt%。V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊的制備方法是按上述原料及其含量，先將V2O5粉、還原劑和添加劑混合，再加入水玻璃，攪拌均勻，壓塊，干燥，即得V2O5直接合金化的混合劑壓塊。
在上述技術方案中
V2O5粉中的V2O5含量彡90wt% ；
還原劑的化學成分及其含量是鋁粉為7(T80wt%，鎂粉為2(T30wt% ;或還原硅粉為75 85%，碳粉為15 25wt%;其中鋁粉為工業級，鎂粉為工業級；
添加劑為8(T95wt%的鐵粉和5 20wt%的CaF2粉混合組成；其中，鐵粉中的Fe含量^ 95wt%0所述的V2O5直接合金化的混合劑壓塊的使用方法是在冶煉中低碳合金鋼時，于冶煉還原期末期，扒渣后向鋼包中加入V2O5直接合金化的混合劑壓塊，待V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊在鋼液中反應完全后，即可得到所需含釩量的釩合金鋼。V2O5直接合金化的混合劑壓塊的加入量為每噸鋼3 22kg。由于采用上述技術方案，將本發明所制備的V2O5直接合金化的混合劑壓塊投入中 低碳合金鋼鋼液中后，由于高溫環境，誘發放熱的還原反應，使得還原劑與V2O5發生反應，V2O5被還原劑快速還原出釩原子。由于本發明的還原劑中碳粉有一定的還原性，能對V2O5直接合金化的混合劑壓塊中的V2O5進行還原；同時，由于釩在高溫環境中不穩定，與本發明所述還原劑中的碳粉或鋼液中的C在高溫環境中游離出的活性碳原子結合，形成穩定的VC。VC在鋼中穩定的存在，具有析出強化和防止晶粒長大的作用，從而提高鋼的強韌性。還原產生的釩不穩定，易被再氧化。當加入添加劑中的鐵粉后，Fe與V可形成無限固溶體。還原產生的釩與鐵結合形成FeV固溶體，FeV固溶體比單質釩穩定性更高，在鋼液中不易被氧化，因此提高了釩的還原速率和釩的收得率；另外，加入鐵粉能增加混合劑壓塊密度，將增加混合劑壓塊在鋼液中的沉入部分，使之反應更加充分和完全。本發明所述還原劑中加入了鎂粉，鎂的還原能力較強，易于將V2O5還原成釩。同時V2O5與鎂、鋁、硅反應，對外放出大量的熱量，能使得鋼液的溫度不降低。本發明所制備的V2O5直接合金化的混合劑壓塊中，所加入的還原劑和添加劑中的種類較少，試劑用量較小。在冶煉中低碳含釩微合金鋼時，采用本發明所制備的V2O5直接合金化的混合劑壓塊生成渣量少，且不引入其它雜質。在實際操作過程中，只需根據鋼中釩含量的多少，計算所需混合劑壓塊質量，在還原期末期扒渣后直接投入鋼包，待其反應完全后，再經過后續精煉、澆鑄、鍛造、軋制工藝操作，即得所需釩含量的釩微合金鋼。相當于單步一次得到所需的釩合金鋼，且可使釩的收得率> 95%。因此，本發明所制備的混合劑壓塊還原V2O5速度快，釩的收得率高，操作簡便易行，可單步得到所需的釩合金鋼，經濟效益顯著。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。為避免重復，先將本具體實施方式
所涉及到的原料統一描述如下，實施例中不再贅述
V2O5粉的V2O5含量> 90wt% ;鋁粉為工業級，鎂粉為工業級；添加劑為8(T95wt%的鐵粉和5 20wt%的CaF2粉混合組成，其中鐵粉的Fe含量彡95wt%。實施例I一種V2O5直接合金化的混合劑壓塊及其使用方法。該混合劑壓塊的原料及其含量是V2O5粉為10 15wt%，還原劑為5 10wt%，添加劑為65 75wt%，水玻璃為5 10wt%。本實施例中還原劑的化學成分及其含量是鋁粉為70 80被％，鎂粉為20 30被％。V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊的制備方法是按上述原料及其含量，先將V2O5粉、還原劑和添加劑混合，再加入水玻璃，攪拌均勻，壓塊，干燥，即得V2O5直接合金化的混合劑壓塊。本實施例制備的V2O5直接合金化的混合劑壓塊的使用方法是
在5噸的電弧爐上冶煉非調質鋼40Mn2V，所述非調質鋼的釩含量 為0. f 0. 12wt%。采用本實施例所制備的V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊作為釩的來源。在冶煉的還原期末期，扒渣后向鋼包中加入V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊，V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊加入量為6(Tl05kg，待V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊在鋼液中反應完全后，即得含釩量為0. ro. 12wt%的鋼液。再進行精煉、澆鑄、鍛造和軋制工藝，即得40Mn2V非調質鋼。實施例2
一種V2O5直接合金化的混合劑壓塊及其使用方法。該混合劑壓塊的原料及其含量是V2O5粉為13 19wt%，還原劑為8 14wt%，添加劑為52 62wt%，水玻璃為10 15wt%。本實施例中還原劑的化學成分及其含量同實施例I ;V205粉直接合金化的混合劑壓塊的制備方法是同實施例I。本實施例制備的V2O5直接合金化的混合劑壓塊的使用方法是
在5噸的電弧爐上冶煉非調質鋼36Mn2V，所述非調質鋼的釩含量為0. lTO. 16wt%。采用本實施例所制備的V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊作為釩的來源。在冶煉的還原期末期，扒渣后向鋼包中加入V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊，V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊加入量為5(Tll0kg，待V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊在鋼液中反應完全后，即得含釩量為0. lTO. 16wt%的鋼液。再進行精煉、澆鑄、鍛造、軋制工藝，即得36Mn2V非調質鋼。實施例3
一種V2O5直接合金化的混合劑壓塊及其使用方法。該混合劑壓塊的原料及其含量是V2O5粉為15 22wt%，還原劑為10 18wt%，添加劑為57 67wt%，水玻璃為8 13wt%。本實施例中還原劑的化學成分及其含量同實施例I ;V205粉直接合金化的混合劑壓塊的制備方法是同實施例I。本實施例制備的V2O5直接合金化的混合劑壓塊的使用方法是
在5噸的電弧爐上冶煉結構鋼20MnV，所述結構鋼的釩含量為0. 07 0. 12wt%。采用本實施例所制備的V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊作為釩的來源。在冶煉的還原期末期，扒渣后向鋼包中加入V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊，V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊加入量為3(T90kg，待V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊在鋼液中反應完全后，即得含釩量為0. 07 0. 12wt%的鋼液。再進行精煉、澆鑄、鍛造、軋制工藝，即得20MnV結構鋼。實施例4
一種V2O5直接合金化的混合劑壓塊及其使用方法。該混合劑壓塊的原料及其含量是V2O5粉為20 25wt%，還原劑為15 20wt%，添加劑為50 55wt%，水玻璃為10 15wt%。本實施例中還原劑的化學成分及其含量同實施例I ;V205粉直接合金化的混合劑壓塊的制備方法是同實施例I。
本實施例制備的V2O5直接合金化的混合劑壓塊的使用方法是
在5噸的電弧爐上冶煉結構鋼15MnV，所述結構鋼的釩含量為0. 04、. 12wt%。采用本實施例所制備的V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊作為釩的來源。在冶煉的還原期末期，扒渣后向鋼包中加入V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊，V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊加入量為15飛0kg，待V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊在鋼液中反應完全后，即得含釩量為0. 04、. 12wt%的鋼液。再進行精煉、澆鑄、鍛造、軋制工藝，即得15MnV結構鋼。實施例5
一種V2O5直接合金化的混合劑壓塊及其使用方法。除還原劑外，其余同實施例I。還原劑為還原硅粉為75 85%和碳粉為15 25wt%。本實施例制備的V2O5直接合金化的混合劑壓塊的使用方法是
在5噸的電弧爐上冶煉非調質鋼40Mn2V，所述非調質鋼的釩含量為0. f 0. 12wt%。采用本實施例所制備的V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊作為釩的來源。在冶煉的還原期末期，扒渣后向鋼包中加入V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊，V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊加入量為6(Tl05kg，待V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊在鋼液中反應完全后，即得含釩量為0. ro. 12wt%的鋼液。再進行精煉、澆鑄、鍛造、軋制工藝，即得40Mn2V非調質鋼。實施例6
一種V2O5直接合金化的混合劑壓塊及其使用方法。除還原劑外，其余同實施例2。還原劑為還原硅粉為75 85%和碳粉為15 25wt%。本實施例制備的V2O5直接合金化的混合劑壓塊的使用方法是
在5噸的電弧爐上冶煉非調質鋼36Mn2V，所述非調質鋼的釩含量為0. lTO. 16wt%。采用本實施例所制備的V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊作為釩的來源。在冶煉的還原期末期，扒渣后向鋼包中加入V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊，V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊加入量為5(Tll0kg，待V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊在鋼液中反應完全后，即得含釩量為0. lTO. 16wt%的鋼液。再進行精煉、澆鑄、鍛造、軋制工藝，即得36Mn2V非調質鋼。實施例7
一種V2O5直接合金化的混合劑壓塊及其使用方法。除還原劑外，其余同實施例3。還原劑為還原硅粉為75 85%和碳粉為15 25wt%。本實施例制備的V2O5直接合金化的混合劑壓塊的使用方法是
在5噸的電弧爐上冶煉結構鋼20MnV，所述結構鋼的釩含量為0. 07 0. 12wt%。采用本實施例所制備的V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊作為釩的來源。在冶煉的還原期末期，扒渣后向鋼包中加入V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊，V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊加入量為3(T90kg，待V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊在鋼液中反應完全后，即得含釩量為0. 07 0. 12wt%的鋼液。再進行精煉、澆鑄、鍛造、軋制工藝，即得20MnV結構鋼。實施例8
一種V2O5直接合金化的混合劑壓塊及其使用方法。除還原劑外，其余同實施例4。還原劑為還原硅粉為75 85%和碳粉為15 25wt%。本實施例制備的V2O5直接合金化的混合劑壓塊的使用方法是
在5噸的電弧爐上冶煉結構鋼15MnV，所述結構鋼的釩含量為0. 04、. 12wt%。采用本實施例所制備的V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊作為釩的來源。在冶煉的還原期末期，扒渣后向鋼包中加入V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊，V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊加入量為15飛0kg，待V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊在鋼液中反應完全后，即得含釩量為
0.04、. 12wt%的鋼液。再進行精煉、澆鑄、鍛造、軋制工藝，即得15MnV結構鋼。本具體實施方式
所制備的V2O5直接合金化的混合劑壓塊投入中低碳合金鋼鋼液中后，由于高溫環境，誘發放熱的還原反應，使得還原劑與V2O5發生反應，V2O5被還原劑快速還原出釩原子。由于本具體實施方式
的還原劑中碳粉有一定的還原性，能對V2O5直接合金化的混合劑壓塊中的V2O5進行還原；同時，由于釩在高溫環境中不穩定，與本具體實施方式
所述還原劑中的碳粉或鋼液中的C在高溫環境中游離出的活性碳原子結合，形成穩定的VC。VC在鋼中穩定的存在，具有析出強化和防止晶粒長大的作用，從而提高鋼的強韌性。還原產生的釩不穩定，易被再氧化。當加入添加劑中的鐵粉后，Fe與V可形成無 限固溶體。還原產生的釩與鐵結合形成FeV固溶體，FeV固溶體比單質釩穩定性更高，在鋼液中不易被氧化，因此提高了釩的還原速率和釩的收得率；另外，加入鐵粉能增加混合劑壓塊密度，將增加混合劑壓塊在鋼液中的沉入部分，使之反應更加充分和完全。本具體實施方式
所述還原劑中加入了鎂粉，鎂的還原能力較強，易于將V2O5還原成釩。同時V2O5與鎂、鋁、硅反應，對外放出大量的熱量，能使得鋼液的溫度不降低。本具體實施方式
所制備的V2O5直接合金化的混合劑壓塊中，所加入的還原劑和添加劑中的種類較少，試劑用量較小。在冶煉中低碳含釩微合金鋼時，采用本具體實施方式
所制備的V2O5直接合金化的混合劑壓塊生成渣量少，且不引入其它雜質。在實際操作過程中，只需根據鋼中釩含量的多少，計算所需混合劑壓塊質量，在還原期末期扒渣后直接投入鋼包，待其反應完全后，再經過后續精煉、澆鑄、鍛造、軋制工藝操作，即得所需釩含量的釩微合金鋼。相當于單步一次得到所需的釩合金鋼，且可使釩的收得率> 95%
因此，本具體實施方式
所制備的混合劑壓塊還原V2O5速度快，釩的收得率高，操作簡便易行，可單步得到所需的釩合金鋼，經濟效益顯著。
權利要求
1.一種V2O5直接合金化的混合劑壓塊，其特征在于該混合劑壓塊的原料及其含量是V2O5粉為10 25wt%，還原劑為5 20wt%，添加劑為50 75wt%，水玻璃為5 15wt% ； V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊的制備方法是按上述原料及其含量，先將V2O5粉、還原劑和添加劑混合，再加入水玻璃，攪拌均勻，壓塊，干燥，即得V2O5直接合金化的混合劑壓塊。
2.根據權利要求I所述的V2O5直接合金化的混合劑壓塊，其特征在于所述V2O5粉的V2O5 含量彡 90wt%o
3.根據權利要求I所述的V2O5直接合金化的混合劑壓塊，其特征在于所述還原劑的化學成分及其含量是鋁粉為7(T80wt%，鎂粉為2(T30wt% ;或還原硅粉為75 85wt%，碳粉為15^25wt% ;其中鋁粉為工業級，鎂粉為工業級。
4.根據權利要求I所述的V2O5直接合金化的混合劑壓塊，其特征在于所述添加劑為80 95wt%的鐵粉和5 20wt%的CaF2粉混合組成；所述鐵粉的Fe含量> 95wt%。
5.如權利要求f4項中任一項所述的V2O5直接合金化的混合劑壓塊的使用方法，其特征在于在冶煉中低碳含釩微合金鋼時，于冶煉還原期末期，扒渣后向鋼包中加入混合劑壓塊；v205直接合金化的混合劑壓塊的加入量為每噸鋼3 22kg。
全文摘要
本發明涉及一種V2O5直接合金化的混合劑壓塊及其使用方法。其技術方案是該混合劑壓塊的原料及其含量是V2O5粉為10~25wt%，還原劑為5~20wt%，添加劑為50~75wt%，水玻璃為5~15wt%。V2O5粉直接合金化的混合劑壓塊制備方法是按上述原料及其含量，先將V2O5粉、還原劑和添加劑混合，再加入水玻璃，攪拌均勻，壓塊，干燥，即得V2O5直接合金化的混合劑壓塊。本發明所制備的混合劑壓塊在鋼液中還原V2O5速度快，釩的收得率高，操作簡便易行，能單步得到所需的中低碳含釩微合金鋼，經濟效益顯著。
文檔編號C22C38/12GK102758116SQ201210263210
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月27日 優先權日2012年7月27日
發明者劉靜, 周歡, 戴明杰, 楊文釵, 甘章華, 袁澤喜 申請人:武漢科技大學