高密度釩氮微合金添加劑制備研究.pdf

1、從20世紀60年代開始發(fā)展起來的Ti、V、Nb微合金化技術，以其顯著的技術經(jīng)濟優(yōu)勢在世界范圍內(nèi)獲得了廣泛應用。釩在高強低合金鋼中的應用是基于生成的碳化釩或氮化釩沉淀來釘扎位錯及晶界，阻礙位錯和晶界遷移，提高鋼的強度。鋼中增氮可以強化碳氮化釩的析出，并改變釩的相間分布，充分發(fā)揮了釩的沉淀強化作用，同時氮在鋼中還具有細化晶粒的作用，釩氮微合金化技術通過充分利用廉價的氮元素，優(yōu)化了釩的析出，從而更好地發(fā)揮了細晶強化和沉淀強化的作用。采用釩氮微

2、合金化，在低釩含量下獲得了高強度，明顯節(jié)約釩的用量，降低鋼材成本。為開發(fā)高附加值HSLA鋼材開辟了一條經(jīng)濟有效的途徑。作為釩資源大國，我國的釩儲量豐富，因此，綜合開發(fā)和有效利用釩資源具有重要的戰(zhàn)略意義。 本研究針對V在鋼鐵冶金工業(yè)中的用途，旨在開發(fā)出適宜的含V、N的微合金添加劑制備技術。針對不同低合金鋼對V、N含量的不同要求，該制備技術應能有效調(diào)控添加劑制品中的V、N含量，以期在鋼中加入V的同時可以引入適量的N，且產(chǎn)物密度適宜用

3、作合金添加劑。 圍繞釩氮微合金添加劑制備技術，對制備體系的原料選擇與制備過程的熱力學可控條件進行了熱力學分析。分析了釩氧化物的穩(wěn)定性順序、還原劑的還原能力、不同條件下可能產(chǎn)物情況。利用釩-氧-碳體系優(yōu)勢區(qū)圖分析了制備釩氮微合金添加劑的溫度、壓強與氧勢條件。結合熱力學分析，選擇了V2O3、石墨、氮氣為制備釩氮微合金添加劑的原料。 針對制備釩氮微合金添加劑，研究了真空碳熱還原的技術路線，研究集中兩項技術指標：產(chǎn)物密度及其影響

4、因素；產(chǎn)物氮含量及其影響因素。 真空碳熱還原法研究結果表明：真空過程可以制備出組成為V8C7型碳化釩，并可在合成碳化釩的基礎上可以進行滲氮制備碳氮化釩。真空方法可以制備出產(chǎn)物氮含量為14％，產(chǎn)物密度在3.8～5.2g/cm3的釩氮微合金添加劑。 為優(yōu)化制備工藝，對制備釩氮微合金添加劑的關鍵環(huán)節(jié)——氧化釩還原碳化過程動力學進行了研究，研究發(fā)現(xiàn)碳熱還原過程的產(chǎn)物之一CO是氣相還原劑，在單質(zhì)碳存在時可以間接還原三氧化二釩為碳化

5、釩，因CO是氣體，故能有效改善反應體系的傳質(zhì)條件，在碳熱還原過程中有其特殊作用；真空條件排出了大部分CO，實際上就弱化了傳質(zhì)的動力學條件，造成反應周期加長。為此，開始考慮利用CO傳質(zhì)作用，在N2保護下還原、同步氮化的技術路線。 常壓還原氮化同步法實驗結果表明，常壓還原氮化同步法技術上是可行的。與真空碳熱還原法相比，常壓還原氮化同步法有以下優(yōu)點：制備流程短、生產(chǎn)設備簡單、能耗低、制備周期短、可以連續(xù)生產(chǎn)。因此比真空碳熱還原法更具競