用三氧化二钒电硅热法冶炼FeV50试验研究

介绍了以三氧化二钒为原料电硅热法生产中钒铁(FeV50)工艺,探讨了配硅系数和炉渣组成对FeV50冶炼的影响。稳定试验结果表明,按照试验提供的工艺参数,可以稳定地获得质量符合GB4139-87标准的钒铁产品,钒的平均回收率为96.84%。

铝热法冶炼FeV50的试验研究

本文论述了在试验条件下用铝热法生产ＦｅＶ５０的工艺研究情况，讨论了一些工艺条件对冶炼的影响。

电硅热法冶炼FeV50电弧炉炉龄研究

电硅热法冶炼Fe V50所使用的电弧炉,炉衬材料是镁砖。延长炉衬寿命,除采用优质的耐材,设计合理的尺寸以及良好的砌筑质量外,还必须做好炉衬的维护工作。炉衬的维护工作,是冶炼操作的重要组成部分,它不但直接影响炉衬的使用寿命和各种材料的消耗指标,而且在很大程度上决定合金的质量和产量。以承钢3.0 t电弧炉为例,探讨了炉衬损坏的原因,提出了整体养护和主动以渣护炉的理念。通过控制二次电压、电流,维护炉底,提高补炉质量以及用富镁轻质石灰替代重质石灰等措施减少炉衬的侵蚀,延长炉龄。目前电硅热法冶炼Fe V50碱性电弧炉最高炉龄达到302炉,平均单炉产量达到2.691 t。

基于梯度配铝的FeV50合金制备及其影响因素

分析了Al,Si,C热还原制备FeV50合金的热力学可行性及铝热还原过程渣金钒铝平衡,采用分期梯度配铝的方式,考察了原料配比、反应温度、加料制度和多期配铝系数对渣中TV含量及合金成分的影响。通过不同还原剂热还原的热力学分析表明:1500 K时,常压条件下碳热还原过程优先生成VC,只有当体系真空度高于76.8 Pa才能得到稳定钒基合金产品;硅热反应仅适用于高价钒氧化物的还原,配加CaO有利于反应的进行以及钒氧化物的还原效率;铝热还原V_2O_5和V_2O_3的单位反应热分别为368.4和221.0 k J·mol^(-1),基本能够满足密闭系统维持自发反应的热量需求。铝热还原渣金热力学平衡分析结果表明FeV50渣中TV含量随合金Al含量的升高而降低,当合金Al含量为2.0%时,渣中理论TV含量为0.27%;若要使渣中理论TV含量降低到0.15%,合金Al含量需达18.8%以上。基于此,采用"梯度配铝"工艺试验,在三期加料制度4-3-1,配铝系数1.30-1.00-0.30,原料配比3∶1,体系温度1850℃的条件下,渣中平均TV含量由均匀配铝的1.85%降低到0.69%,合金Al含量从1.6%降低到0.4%。

FeV50合金浇铸沉降理论的应用及其影响因素

采用近似无限大流体重力沉降原理分析了多期法FeV50合金浇铸过程渣金分离及浇铸渣层钒的分布规律,考察了熔渣黏度、沉降粒度、浇铸温度、渣层厚度以及保温制度对渣中钒含量的影响.结果表明,浇铸渣中钒的赋存形式除了未还原完全的钒氧化物之外,还存在部分未完全沉降的初级合金;合金沉降速度随合金粒度的增加而增大,随熔渣黏度的增加而减小.1850℃条件下,当渣层厚度为50 mm,熔渣组分质量分数为65.2%Al2O3、15.5%CaO、14.6%MgO、1.9%Fe2O3、0.9%SiO2时,粒径为100μm的合金沉降时间及熔渣上浮时间分别为24.9和1.2 min.基于此,进行浇铸工艺优化试验,在渣层厚度35 mm,浇铸温度1900℃、熔渣主要成分质量分数Al2O360%~65%、CaO 15%~20%、MgO 9%~15%、浇铸锭模保温层厚度9 cm的条件下,浇铸渣中平均TV质量分数由1.39%降低至0.58%.

Al含量对FeV50合金相变的影响及机理研究

对不同Al含量的FeV50进行熔化和随炉冷却试验,用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)分析检测物相和微观组织,结果表明:FeV50合金随Al含量的增加,其室温物相由单一的σ相逐渐向α相转变;Al含量存在临界值0.8%,低于0.8%时,FeV50为σ相,超过0.8%,将出现两相共存直至转变为单一的α相。分析认为Al对FeV50合金相变的影响机理表现在两个方面:①随Al含量的增加,合金液的临界晶核尺寸逐渐变大,使得体系中没有过多的能量作为α→σ相变的驱动力;②Al含量越高,其对Fe原子扩散的抑制作用越强,Fe的同素异构转变不能进行,从而阻止α→σ相变的发生。

基于铝热还原制备FeV50渣中钒的赋存状态

通过渣金V-O平衡及VO-Al平衡理论研究,分析了铝热还原FeV50合金制备过程不同冶炼阶段对渣中钒赋存状态的影响,计算得到钒在渣中的热力学还原极限。通过不同物相分析手段,得到铝热还原FeV50合金制备过程实际渣中钒的稳定结构。研究结果表明:渣金共存时渣中钒的稳态为VO;出渣后VO与V2O3的稳定性与冶炼氧分压有关,其平衡氧分压为0.41 Pa,常压条件下,VO会进一步氧化。渣中钒含量随合金铝含量的增加而降低,当合金铝质量分数分别为8.0%和20.0%时,对应渣中理论钒质量分数分别为0.16%和0.10%。实际冶炼过程中,冷态刚玉渣中的钒除了已还原FeVx初级合金之外,主要以类质同象的形式与镁、铝、铁等元素固溶形成Mg(Al,V)2O4和(Mn,Fe)V2O4复合尖晶石结构。

高端FeV50合金生产工艺研究

结合电铝热法工艺,分析了Fe V50合金Al,P含量的影响因素,以及合金氧化面的成因,并研究确定了高端品Fe V50合金(合金w(Al)≤1.0%,w(P)<0.06%,外观无氧化面)的生产工艺技术参数。具体为:对于合金中P含量,应控制原料的铁屑w(P)≤0.7%,造渣剂w(P)<0.06%,五氧化二钒w(P)<0.015%;对于合金中Al含量,应使配铝系数控制在0.505~0.510;冶炼结束自然冷却36 h可避免合金表面产生氧化面。生产实践表明,执行上述工艺技术参数,可实现高端品Fe V50合金稳定生产,产品可满足用户使用需求。

液相渗氮法制备含氮钒铁合金的热力学分析

采用FactSage软件对液相渗氮法制备含氮钒铁合金反应体系的热力学进行研究。计算结果表明,在1823 K温度下,FeV50合金中N元素含量可达到最高,质量浓度为10.64%,并且可剩余34 mol%左右的液相,1823~1873 K为FeV50液相渗氮的最佳温度,在此温度下,钒优先与氮结合生成V13N6相,然后生成VN相。在热力学计算的基础上,以FeV50合金为原料进行1873~1923 K下管式炉高温渗氮实验,制备出氮含量最高为4.34%的含氮钒铁合金。XRD和SEM分析显示含氮钒铁合金中主要相组成为V,Fe,V2N,VN,V5O9和SiO2,氮化物以V2N和VN的形式均匀分布在富钒相中。实验证明利用液相渗氮法生产含氮钒铁具有可行性。

西南地区刚玉渣市场细分及用途定位

一．刚玉渣的产生过程及成分特点介绍 刚玉渣从钒铁生产中产生，钒铁生产一般有两种方式：一种生产FeV50，另一种主产FeV80，其工艺基本类似，仅喷吹过程稍有不同。