一种硅钒氮合金及其制备方法

摘要

本发明公开了一种硅钒氮合金，由以下成分按如下重量百分比组成：钒40‑60％，硅10‑20％，氮14‑25％，铁5‑15％，碳0.5‑2％，其余为少量的氧、磷和硫；并公开了该硅钒氮合金的制备方法，本发明提供的硅钒氮合金可以改善钢材的抗拉强度、韧度，减轻钢材的重量；另一方面，由于氮含量的增加，强化了钒的结晶与析出，可以有效地节约钒的加入量；该制备方法成本低，方法简单。

权利要求

1.一种硅钒氮合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)首先制备硅钒氮合金的基体：选用低密度的钒氮合金碎料与细粉，用雷蒙磨机将其碾磨至50-200目；

(2)将步骤(1)中制得的基体取100组份，加入20-50组分的能够吸氮的配体，配体为硅铁粉末，氮化硅或硅粉中的一种或几种；

(3)向基体与配体中加入5-20组份的粘结剂，该粘结剂为黄糊精，面粉，聚乙烯醇溶液中的一种，将上述物料在混料机内充分混合均匀；

(4)将干混结束的物料中再次添加10-20组份的水，经过行星式轮碾混料机再次碾压混合，得到具有一定粘度的混合料；

(5)将混合料在压模机中压制成预制块，压制后得到的坯体密度达到3.5g/cm3以上；

(6)最后将坯体放入料盒中置于窑炉煅烧，窑炉内保证氮气氛围，氮气压力在100-

2000pa，烧结温度1200-1400℃，烧结渗氮时间5-10h；

(7)经过高温烧结后，采用水冷或风冷进行强制冷却，温度降低至100℃后出炉，制得硅钒氮合金。

2.根据权利要求1所述的一种硅钒氮合金的制备方法，其特征在于，所述配体为硅铁粉末，所述硅铁粉末中Si含量为40-75％，铁含量为25-60％，粒度为50-200目。

3.根据权利要求1所述的一种硅钒氮合金的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为黄糊精。

4.根据权利要求1所述的一种硅钒氮合金的制备方法，其特征在于，所述硅钒氮合金由以下成分按如下重量百分比组成：钒40-60％，硅10-20％，氮14-25％，铁5-15％，碳0.5-

2％，其余为少量的氧、磷和硫。

5.根据权利要求4所述的一种硅钒氮合金的制备方法，其特征在于，所述硅钒氮合金由以下成分按如下重量百分比组成：钒55％，硅15％，氮17％，铁8％，碳1％，其余为少量的氧、磷和硫。

说明书

一种硅钒氮合金及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种炼钢时的特种钢添加剂，特别涉及一种硅钒氮合金及其制备方法。

背景技术

[0002] 目前，生产高强度低合金钢铁材料时，通常使用添加含钒合金的方法来实现。为了减少钒的添加量、改善钢铁的强韧性能，含钒合金最好以钒氮合金的形式添加，钢中加入钒氮合金增氮后，原来处于固熔状态的钒大量转变成析出状态的V(CN)，从而充分发挥钒的沉淀析出强化作用。同时，氮的增加促进了V(CN)在奥氏体向铁素体转变期间在相界面的析出，有效地阻止了铁素体长大，起了细化晶粒的作用，最终实现增强钢铁机械性能，因此，钢铁生产对优质钒氮合金的需求日益增加。

[0003] 目前，虽然钒氮合金的种类很多，但是在增加和改善钢铁的强韧性能方面还是会存在一些不足，特别是钒氮合金中的氮含量相对较低，产品表观密度相对较小。而且钒氮合金的生产方法例如真空法、常压氮化法等，但其都存在产量较低、质量不稳且价格昂贵等问题。因此，为了提高产品质量、降低生产成本，急需一种优质、经济的合金，及其生产方法。

发明内容

[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种硅钒氮合金及其制备方法，以达到提高产品质量、降低生产成本的目的。

[0005] 为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

[0006] 一种硅钒氮合金，由以下成分按如下重量百分比组成：钒40-60％，硅10-20％，氮14-25％，铁5-15％，碳0.5-2％，其余为少量的氧、磷和硫。

[0007] 优选的，一种硅钒氮合金由以下成分按如下重量百分比组成：钒55％，硅15％，氮17％，铁8％，碳1％，其余为少量的氧、磷和硫。

[0008] 一种硅钒氮合金的制备方法，包括如下步骤：

[0009] (1)首先制备硅钒氮合金的基体：选用低密度的钒氮合金碎料与细粉，用雷蒙磨机将其碾磨至50-200目；

[0010] (2)将步骤(1)中制得的基体取100组份，加入20-50组分的能够吸氮的配体，配体为硅铁粉末，氮化硅或硅粉中的一种或几种；

[0011] (3)向基体与配体中加入5-20组份的粘结剂，该粘结剂为黄糊精，面粉，聚乙烯醇溶液中的一种，将上述物料在混料机内充分混合均匀；

[0012] (4)将干混结束的物料中再次添加10-20组份的水，经过行星式轮碾混料机再次碾压混合，得到具有一定粘度的混合料；

[0013] (5)将混合料在压模机中压制成预制块，压制后得到的坯体密度达到3.5g/cm3以上；

[0014] (6)最后将坯体放入料盒中置于窑炉煅烧，窑炉内保证氮气氛围，氮气压力在100-2000pa，烧结温度1200-1400℃，烧结渗氮时间5-10h；

[0015] (7)经过高温烧结后，采用水冷或风冷进行强制冷却，温度降低至100℃后出炉，制得硅钒氮合金。

[0016] 上述方案中，所述配体为硅铁粉末，所述硅铁粉末中Si含量为40-75％，铁含量为25-60％，粒度为50-200目。

[0017] 上述方案中，所述粘结剂为黄糊精。

[0018] 通过上述技术方案，该方法能够制得较高表观密度与氮含量的硅钒氮合金，炼钢时一次性添加，钒和氮的含量可达到最佳比例、钒的析出强化作用可以得到充分的发挥，钒等各种有回收价值元素的回收率高、可以节约含钒合金的加入量，降低炼钢生产成本低、生产过程简单、耗能低、设备投入成本低、效益高、使用效果更理想。

[0019] 本发明提供的硅钒氮合金的制备方法充分利用了钒氮合金生产过程中所产生的碎料和细分作为原料，得到了一种高密度，高氮含量的硅钒氮合金。本发明提供的硅钒氮合金可以改善钢材的抗拉强度、韧度，减轻钢材的重量；另一方面，由于氮含量的增加，强化了钒的结晶与析出，可以有效地节约钒的加入量；该制备方法成本低，方法简单。

具体实施方式

[0020] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

[0021] 实施例一：硅钒氮合金由以下成分按如下重量百分比组成：钒55％，硅15％，氮17％，铁8％，碳1％，其余为少量的氧、磷和硫。

[0022] 硅钒氮合金的制备方法：

[0023] (1)首先制备硅钒氮合金的基体：选用低密度的钒氮合金碎料与细粉，用雷蒙磨机将其碾磨至50-200目；

[0024] (2)将步骤(1)中制得的基体取100组份，加入30组分的能够吸氮的配体，配体为硅铁粉末；

[0025] (3)向基体与配体中加入15组份的粘结剂，该粘结剂为黄糊精，将上述物料在混料机内充分混合均匀；

[0026] (4)将干混结束的物料中再次添加10组份的水，经过行星式轮碾混料机再次碾压混合，得到具有一定粘度的混合料；

[0027] (5)将混合料在压模机中压制成预制块，压制后得到的坯体密度达到3.5g/cm3以上；

[0028] (6)最后将坯体放入料盒中置于窑炉煅烧，窑炉内保证氮气氛围，氮气压力在100-2000pa，烧结温度1200-1400℃，烧结渗氮时间5h；

[0029] (7)经过高温烧结后，采用水冷或风冷进行强制冷却，温度降低至100℃后出炉，制得硅钒氮合金。

[0030] 实施例二：硅钒氮合金由以下成分按如下重量百分比组成：钒50％，硅18％，氮20％，铁10％，碳1％，其余为少量的氧、磷和硫。

[0031] 硅钒氮合金的制备方法：

[0032] (1)首先制备硅钒氮合金的基体：选用低密度的钒氮合金碎料与细粉，用雷蒙磨机将其碾磨至50-200目；

[0033] (2)将步骤(1)中制得的基体取100组份，加入40组分的能够吸氮的配体，配体为氮化硅；

[0034] (3)向基体与配体中加入12组份的粘结剂，该粘结剂为面粉，将上述物料在混料机内充分混合均匀；

[0035] (4)将干混结束的物料中再次添加18组份的水，经过行星式轮碾混料机再次碾压混合，得到具有一定粘度的混合料；

[0036] (5)将混合料在压模机中压制成预制块，压制后得到的坯体密度达到3.5g/cm3以上；

[0037] (6)最后将坯体放入料盒中置于窑炉煅烧，窑炉内保证氮气氛围，氮气压力在100-2000pa，烧结温度1200-1400℃，烧结渗氮时间8h；

[0038] (7)经过高温烧结后，采用水冷或风冷进行强制冷却，温度降低至100℃后出炉，制得硅钒氮合金。

[0039] 在炼钢过程中，添加钢水重量0.1％的硅钒氮合金，可使钢材的抗拉强度达到500Mpa以上。

[0040] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。