釩鐵成分偏析影響因素及對策

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1、攀鋼技術(shù)·23·釩鐵成分偏析影響因素及對策游本銀,彭一村,許楠,白樂,張仲正(攀鋼釩釩制品廠)摘要:介紹了V2O3電鋁熱法冶煉釩鐵的特點,從釩鐵冶煉工藝著手探討了合金成分偏析情況,得出影響該合金成分偏析的主要因素,進一步對相關(guān)因素進行分析,并針對性的提出消除成分偏析的有關(guān)措施,對V2O3電鋁熱法冶煉釩鐵生產(chǎn)具有一定指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞:釩鐵;電鋁熱;成分偏析;因素與對策0引言隨著鋼材應(yīng)用領(lǐng)域的增加,鋼的種類也迅猛增加。要求鋼的成分容差范圍大大縮小,這樣可以保證在同一加工處理條件下得到性能均勻的鋼材。為此,首先要求鐵合金冶煉工藝保證其成分穩(wěn)定和波動盡可能小,這就要求改進工藝,解決鐵

2、合金在凝固期間存在的嚴(yán)重偏析現(xiàn)象[1]。減少鐵合金中元素的偏析,不僅可提高產(chǎn)品成分的均勻程度,而且可進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低有害元素對鋼鐵產(chǎn)品的有害作用。而且可使冶煉時間縮短,從而可提高合金化效率,達到提高經(jīng)濟效益的目的。釩鐵成分偏析是指釩鐵餅不同區(qū)域內(nèi)化學(xué)成分偏差較大(一般不大于2%)而不均勻的一種缺陷。筆者就V2O3電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵合金釩含量偏析的有關(guān)問題進行簡要探討,對釩鐵生產(chǎn)質(zhì)量控制、穩(wěn)定合金成分有一定指導(dǎo)意義。1釩鐵成分國家標(biāo)準(zhǔn)及組批要求1.1釩鐵國家標(biāo)準(zhǔn)釩鐵國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4139-2004主要成分見表1。表1釩鐵國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4139—2004主要化學(xué)成分(質(zhì)

3、量分數(shù))%牌號VCSiPSAlMnFeV50-A48.0~55.0≤0.40≤2.0≤0.06≤0.04≤1.5FeV50-B48.0~55.0≤0.60≤2.5≤0.10≤0.05≤2.0FeV80-A78.0~82.0≤0.15≤1.5≤0.05≤0.04≤1.5≤0.50FeV80-B78.0~82.0≤0.20≤2.0≤0.06≤0.05≤2.0≤0.501.2釩鐵組批要求按照GB/T4139-2004的要求,釩鐵應(yīng)按爐組批,每一爐號的產(chǎn)品作為一批交貨。不足包裝一件的余量,可與同牌號釩含量(質(zhì)量分數(shù))相差不大于2%的其它爐產(chǎn)品組成一批交貨。目前,國內(nèi)越來越流行國際組批

4、方式——按級組批,按級組批的產(chǎn)品要求各種釩鐵之間的含釩量之差不應(yīng)大于2%(絕對值),以噸袋包裝好交貨。V2O3電鋁熱法生產(chǎn)釩鐵產(chǎn)量一般較大,每爐往往超過1000kg,因此,對于同一爐釩鐵及與其組批的釩鐵的成分要求極為嚴(yán)格。2V2O3電鋁熱法冶煉釩鐵的特點2.1釩鐵冶煉基本原理V2O5或V2O3與還原劑鋁反應(yīng)生成金屬釩、氧化鋁并放出大量的熱,氧化鋁與爐料中加入的造渣劑石灰結(jié)合形成低熔點的爐渣,反應(yīng)放出的熱促使?fàn)t料中鐵屑熔化而與釩形成釩鐵合金[2]。圖1為釩鐵冶煉爐渣二元系相圖,從圖中可以看出,適當(dāng)增加石灰用量可以更大限度的降低熔渣熔點和粘度,有利于合金液的沉降。因密度差異極大,

5、爐渣與釩鐵合金在熔融狀態(tài)下自動分層,經(jīng)充分冷凝后分離渣鐵而獲得釩鐵產(chǎn)品。該法冶煉釩鐵具有能耗低、易操作、冶煉周期短、勞動強度小等優(yōu)點,是目前乃至今后釩鐵生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢?!?4·2011年第34卷第2期溫度/℃C+LLL+A圖1CaO-Al2O3二元合金相2.2V2O3電鋁熱法冶煉釩鐵偏析情況從合金組分上看,構(gòu)成釩鐵的合金元素主要是釩和鐵,釩的密度為6.1g/cm3,熔點為(1890±10)℃;鐵的密度大致為7.8g/cm3,熔點1538℃,這兩中元素在密度和熔點上均有較大懸殊,冶煉過程中在熱對流的作用下,密度小的釩將會上浮,勢必產(chǎn)生一定的比重偏析,其熔點的巨大差異造成合金組

6、元結(jié)晶順序的不同,先結(jié)晶區(qū)域與后結(jié)晶區(qū)域成分均有差異。因此,釩鐵作為鐵合金是一種較易偏析的合金,給冶煉生產(chǎn)帶來了一定困難。為摸清釩鐵偏析現(xiàn)狀,筆者對鋁熱法生產(chǎn)的釩鐵合金餅按照圖2所示點位進行取樣調(diào)查,每個點的樣均取1kg,每塊合金餅取10個樣,分別進行統(tǒng)計分析。分析結(jié)果見表2。300mm300mm圖2釩鐵偏析取樣示意表2釩鐵合金餅上、下部位的釩含量%樣號FeV80FeV50上部位下部位偏差上部位下部位偏差182.380.41.951.350.40.9281.779.62.152.150.51.6382.180.81.351.950.71.2480.478.32.151.249

7、.81.4581.478.92.550.449.21.2680.478.71.751.149.71.4779.878.51.350.549.41.1881.380.11.251.249.81.4979.877.52.352.150.91.21080.578.71.850.649.31.3從表2可以看出,釩鐵合金餅上部的含釩量較下部的含釩量要高,與此相近的是,對于Al、Si、Mn、P、S等雜質(zhì)元素也是上部的含量要比下部偏高,鑒于雜質(zhì)含量一般比較低,對合金使用效果影響極小,可以略去不考慮。由表2所示,F(xiàn)eV

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