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%。     

钒铁冶炼渣量控制及其对钒损的影响

针对目前钒铁合金产业化制备过程的冶炼实绩和出渣控制现状,分析了电铝热钒铁制备过程钒氧化物理论产渣量及总产渣量,提出了多期法钒铁冶炼渣量及精确出渣控制技术。考察了打结工艺、出渣分配和冶炼炉次对熔渣成分、产渣量及渣中钒损的影响。结果表明:当V_2O_3和V_2O_5的钒含量分别为63.5%和55.2%时,单位铝热反应产生的Al_2O_3分别为0.78 kg和0.91 kg。提高打结强度和致密度,降低浇铸渣比例,延长冶炼炉次有利于降低实际渣量及渣中钒损。通过打结、出渣和冶炼制度的优化,钒铁冶炼渣中平均Mg O含量从16.4%降低到8.0%,Al_2O_3含量从61.1%提高到69.3%。在总渣量降低11.8%的基础上,浇铸渣比例和渣中钒含量分别降低20.2%和38.4%。对应单炉渣中钒损从79.0 kg降低到61.1 kg,折合Fe V50合金冶炼收率提高0.39%。     

碱度对钒铁冶炼渣中残钒及其赋存状态的影响

钒铁冶炼主要是通过调整Ca O的添加量来控制炉渣成分。Ca O的添加量会影响炉渣高温物化性质、钒在渣中的赋存状态及渣中TV含量。针对该问题,主要研究了炉渣成分对渣中TV含量以及V在渣中赋存状态的影响。研究结果显示,终渣TV含量随碱度的降低而降低,碱度从0.22降低到0.13时,渣中TV含量从3.01%降低到2.39%。V在高碱度渣中主要赋存于镁铝尖晶石相,而在低碱度渣中主要赋存于刚玉相和镁铝尖晶石相中。V在渣中主要以V3+的形式存在,Mg O含量是决定渣中TV含量的关键因素。适宜的炉渣成分是Mg O含量3%~5%,Ca O含量10%~12%。     

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V_2O_3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FeV_x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)_2O_4和(Mn,Fe)V_2O_4复合尖晶石结构。     

梯度式电铝热法冶炼钒铁中间合金研究

针对现有电铝热法冶炼钒铁出现的渣中钒(TV)含量高,还原剂Al利用率低的问题,本文从反应热力学、渣的物相组成以及渣系液相温度的角度进行了分析研究。热力学研究结果表明:相同加Al条件下,渣中TV含量随温度的升高而增加;相同温度条件下,随着合金中Al含量的增加,渣中TV含量逐渐降低。岩相分析显示渣中MgO主要分布于镁铝尖晶石相中,而V元素几乎全都固溶于镁铝尖晶石中,控制MgO含量有利于降低渣中TV。基于上述规律,本文提出一种梯度式电铝热冶炼钒铁方法,将整个加料过程分为3期,每期的氧化钒重量比例为5∶3∶2,每个阶段的加铝系数呈梯度式减少,分别为1.25,0.93和0.58,整体平均加铝系数为1.02,低于现有工艺的1.05。采用新方法冶炼钒铁的渣中TV含量约为0.64%,合金中铝含量约为0.4%,均优于现有电铝热法的水平。     

加压感应熔炼Fe Cr V系高氮钢及其铝脱氧

 真空/加压感应炉以10 MPa高纯氮(体积分数≥99999%)为氮源熔炼了Fe Cr V高氮钢,分析了氮的溶解度与氮分压和铬、钒含量的关系。氮在Fe Cr V合金中的溶解服从Sievert定律,氮的溶解度随铬和钒含量的增加而增加。用Al和Fe Al(铝的质量分数为50%)合金加顶渣对Fe Cr V合金进行了脱氧实验,Fe Al合金加CaF2 CaO Al2O3(各成分比例为1∶4∶1)顶渣40 min可使Fe 20Cr 193V合金的氧的质量分数降低到0007 2%。     

FeV80合金碳含量控制研究

分析了碳在Fe V80合金中的赋存状态及脱碳热力学条件,考察了石灰碳含量、C/V比、通电时间及脱碳剂对合金碳含量及渣中钒含量的影响。理论分析结果表明:常压条件下,铝热还原过程中合金中碳的主要赋存状态为VC和Fe3C。V-C-O系及V-Fe-C-O系平衡CO分压分别为3.2 Pa和127.7 Pa;只有当体系PCO低于该值时,才能实现碳的完全氧化及钒的彻底还原。同时,作为碳氧反应的动力学热区,适度提高渣金界面自由氧活度有利于合金中碳的氧化脱除。试验结果表明:降低入炉石灰碳含量及减少入炉石灰量均能有效降低原料碳来源,有利于合金碳含量的降低;通电时间对合金碳含量的降低无明显效果,但缩短通电时间易导致熔融合金沉降受阻;脱碳剂Fe O的添加能够促进合金碳氧反应,但易引起钒的二次氧化。优选工艺条件下,合金平均碳含量降低到0.10%,渣中平均钒含量为1.32%。     

混合钒氧化物倾翻炉钒铁冶炼工艺研究

研究了适用于倾翻炉一步法和两步法钒铁冶炼过程混合钒氧化物铝热反应的冶炼特性。考察不同钒氧化物配比、不同配铝系数对渣中钒损及单炉冶炼效率的影响。结果表明:V2O3的增加能够有效降低平衡态渣中钒含量,但不利于提高单炉冶炼效率,原料配比(罐数比)从0∶8提高到6∶2时,渣中钒含量从2.23%降低至1.85%,单炉渣量减少19.7%,单炉冶炼时间从180 min增加到194 min;两步法冶炼过程中,随着配铝系数提高到1.20,贫渣钒含量从一步法钒铁冶炼的1.85%降低至0.44%,渣中平均钒含量降低至0.88%;贫渣时间从194 min减少至146 min,精炼时间则从0增加到94 min,单炉冶炼周期较一步法延长46 min;最优试验条件下,合金产品中钒含量提高到51.6%,铝含量降低到低于0.3%的水平,在提高合金品质的同时也提高了铝的利用率。     

高钛富铌渣冶炼铌铁合金的研究

以铝锰合金为还原剂对高钛富铌渣进行热还原,在1 500℃、配料碱度1.0、保温时间3~4min的条件下,获得了铌品位大于15%、铌收率大于86%、铌磷比大于100的铌铁合金。采用铝锰还原高钛富铌渣生产铌铁合金在技术上是可行的。     

用钛精矿与钛渣冶炼钛铁的研究

以钛精矿与钛渣为原料研究了铝镁热法制备高钛铁的工艺,讨论了炉料单位热量及不同还原剂配方对冶炼效果的影响。实验结果表明,铝镁热法制备高钛铁在技术上是可行的,用铝镁做还原剂,炉料单位热量为2 950 kJ/kg时可制备钛含量为68.2%的钛铁合金,用镁代替10%的用铝量可使钛铁合金中的铝含量小于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100 μm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Al₂O₃ 60%~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%.      

低含钒刚玉渣直接熔炼制备硅钒合金研究

刚玉渣是采用铝热法冶炼50或80钒铁过程中产生的固体废渣,为了提高含钒刚玉渣的利用价值,试验以刚玉渣、硅铁、石灰石、碳化钙和碳酸钠为主要原料,采用电炉熔炼制备硅钒合金.选择石灰石作为造渣剂,研究了石灰石添加量对渣的物相和钒收率的影响,结果表明:终渣中CaO含量为22％时,钒的回收率可以达到96.5％;选择硅铁作为还原剂...     

TiCl_4精制尾渣的回收利用研究

对海绵钛厂Ti Cl4精制工艺尾渣的回收利用进行了研究。在对尾渣元素组成和物性分析的基础上,提出了高温煅烧尾渣制备钒渣的工艺。对煅烧温度、物料粒度以及煅烧时间等进行条件试验。结果表明,在煅烧温度≥600℃,煅烧时间大于2 h条件下,可将尾渣制备成TV在8%~12%、Cl含量小于0.3%的钒渣,V收率达到95%,Cl逸出率达到99%。     

炉外法冶炼高钒铁的工艺参数

 以V2O5为原料,铝粒为还原剂,采用炉外法还原制取了高钒铁,并对工艺参数进行了研究,达到了提高钒回收率的目的。研究结果表明,高钒铁的回收率随还原剂铝用量的增加而增大,其用量以过量2%(质量分数,下同)为宜。分别试验了3种不同的精炼剂(纯铝粒、铝硅铁合金和铝钙铁合金)对钒回收率的影响,发现以AlCaFe作为精炼剂,钒的回收率明显增加,是较好的精炼剂。铝热法生产高钒铁时,铝粒的合适粒度为3~4mm。     

钛渣铝镁法冶炼高钛铁的研究

以钛渣为原料研究铝镁热法制备高钛铁的工艺,讨论了炉料单位热量及不同还原剂配方对冶炼效果的影响．实验结果表明,铝镁热法制备高钛铁在技术上是可行的,用铝镁做还原剂,炉料单位热量为2950kJ／kg时可制备钛含量为68．2％的钛铁合金,用镁代替10％的用铝量可使钛铁合金中的铝含量小于4％．     

用碳热还原法从含钒钢渣回收含钒生铁

实验研究表明对于含钒2．65％钢渣,钒元素主要分布在RO相和Ca3SiO5相中;调节渣中（CaO／SiO2）=2,含V2O53．4％的合成渣,熔化缓冷后,钒主要固溶于Ca3SiO5相中;对于V2O5含量在4．7％-7．0％之间的钢渣,钒是以CaV2O6还是Fe—Mn—V—O固溶体形式存在主要取决于渣中铁氧化物的含量。在钒含量较低的钢渣中,由于含钒相的晶粒较小,很难将钒从其它组分中分离出来,但在1550～1600℃条件下,用碳热还原法可以有效地回收钢渣中的钒,得到被碳饱和的钒铁合金,利用渣在冷却过程中自动粉化现象,很容易实现渣和合金的分离。     

电炉冶炼含Ni-Al废触媒制备Ni-B合金

采用电炉冶炼含镍铝催化剂废料制备Ni B合金 ,合金中的硼来源于硼酐。用镍铝废料中的铝作还原剂 ,而不另外加还原剂。化学分析证明所制备的Ni B合金杂质含量低 ,能满足金属轧制、热喷涂粉对Ni B合金的要求。XRD分析表明 ,合金中的主要相成分是NiB和Ni4 B3 。对电炉冶炼工艺、添加剂、渣粘度的调整等问题进行了讨论。     

攀钢研究院成功打通精制尾渣制备钒系合金工艺技术路线

正(2021年6月16日消息)四氯化钛精制尾渣是高炉渣提钛产线除钒后所得二次资源,该尾渣具有钒含量高、物相结构简单、杂质含量低等优点,被视作一种高品质提钒原料。攀钢研究院钒技术研究所产品团队在前期通过对脱氯尾渣成分、物相及热力学可行性进行深入分析,初步验证了脱氯尾渣制备钒系合金的技术可行性,并在此基础上进行了铝热自蔓延公斤级试验,成功打通精制尾渣制备钒系合金工艺技术路线。     

红土镍矿电炉熔炼提取镍铁合金的研究

采用电炉直接还原熔炼工艺从红土镍矿中提取镍铁合金,研究了还原剂(焦粉)和熔剂(石灰石)配比对合金中镍品位、金属回收率及硫、磷在渣和合金中分配比(LS,LP)的影响及行为。综合考虑镍铁合金中镍的品位和金属回收率,试验确定了最佳熔炼条件:焦粉配比11%,熔剂配比11%。在最佳条件下,合金中镍品位为22.8%,镍回收率达97.6%,LS,LP分别为0.024和0.145。     

航空航天钛合金用中间合金——钒铝65合金

中间合金是生产航空航天用钛合金和高温合金的关键原材料之一,然而中间合金的生产在国内航空航天材料界却没有引起足够的重视。重点介绍了目前在国际航空航天工业中应用最广泛的钒铝65中间合金,包括其制备工艺和质量控制等。与传统的钒铝55合金相比,钒铝65合金具有渣-金属分离效果好、有害杂质含量低、可见氧化膜与氮化膜少及成分均匀性好等优点,将是我国钒铝中间合金的发展方向。