关于碳热还原渗氮法制备钒氮合金

目前钒氮合金的制备主要是以V2O3、V2O3和NH4VO为原料。当V2O3和NHVO3作原料时,有液相出现，湖北成飞科技股份有限公司需要对原料进行预还原，导致其工艺复杂;而V2O3价格高且难以获得。钒氮合金的生产设备主要是真空炉或常压连续式电炉，真空法工艺复杂,生产率低;常压连续式电炉法虽然生产率高,工艺简单，但是产品温度不均匀，保温材料损耗严重，电耗较高。因此，开发高效、低耗碳氮化钒生产工艺具有重要的意义。总体分析有以下特点:

(1)工艺流程都是把碳热还原和渗氮处理分开进行，为非连续化生产，其中碳热还原又分为预还原和终还原两个步骤，这样生产周期较长，反应周期基本上都为5~8h,甚至更长;

(2)加热方式上,一般采用的是电阻加热和感应加热相结合的加热方式，电阻加热设备传热慢，热损耗大，产品的电耗成本较高;

(3)所选原料成本高,原料成分配比不明确。综上所述，连续化钒氮合金工艺一“一步法钒氮合金生产工艺”可以在一定程度上缩短生产周期，提高生产效率。所谓“一步法”，即在1000~1700°C同时发生还原渗氮反应，原料经感应竖炉一次性得到合格的钒氮合金产品。

结论

(1)对碳热还原渗氮法生产钒氮合金的影响因素进行了分析，认为温度是影响反应平衡时V(C,N)质量分数的重要因素。随着温度的增加，钒质量分数有所降低，氮质量分数逐渐增加,温度达到1200°C时,钒和氮的质量分数趋于稳定。

(2)基于现场两步法生产钒氮合金的试验结果表明，高温有利于V2Os的还原，温度越高，试验时间就越短;当温度达到1400°C,原料粒度小于150um(100目),配比V2Os:碳:黏结剂:Fe2O3为100:31.5:10:2时,终点钒质量分数高，为77.47%;当温度达到1400°C，V2Os的还原比较充分时，终点碳和氮质量分数之和波动为20%~21%;原料粒度小于150um(100目)时，V2Os的还原效果越好;试验过程中加入Fe2O3可提高产品的密度，促进渗氮反应进行，有利于提高终点钒和氮的质量分数。