描述
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簡(jiǎn)介
釩鐵是一種鐵合金，它的主要成分為釩和鐵，還含有硫、磷、硅、鋁等雜質(zhì)。釩鐵用碳在電爐中還原五氧化二釩得到，也可通過(guò)電爐硅熱法還原五氧化二釩得到。廣泛用作冶煉含釩合金鋼 和合金鑄鐵的元素加入劑，近年來(lái)又用來(lái)制造永久磁鐵。
用途
主要用于冶煉合金鋼。世界上消耗的釩約90%用于鋼鐵工業(yè)。釩在普通低合金鋼中主要是細(xì)化晶粒，增加鋼的強(qiáng)度并抑制其時(shí)效作用；在合金結(jié)構(gòu)鋼中是細(xì)化晶粒，增加鋼的強(qiáng)度和韌性；在彈簧鋼中與鉻或錳配合使用，增加鋼的彈性極限，并改善其質(zhì)量；在工具鋼中主要細(xì)化鋼的組織和晶粒，增加鋼的回火穩(wěn)定性，增強(qiáng)其二次硬化作用，提高其耐磨性，延長(zhǎng)工具的使用壽命；在耐熱鋼和抗氫鋼中，釩也起有益的作用；鑄鐵中加入的釩，由于形成碳化物而促進(jìn)珠光體形成，使?jié)B碳體穩(wěn)定，石墨顆粒的形狀細(xì)而均勻，細(xì)化基體的晶粒，因而使鑄件的硬度、抗拉強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度提高。
生產(chǎn)方法
鋁熱法
最早生產(chǎn)釩鐵的方法且至今仍在使用。鋁是最強(qiáng)的還原劑。用鋁還原五氧化二釩產(chǎn)生的熱量相當(dāng)大（4577kJ/kg混合料），不但能完成鋁熱法冶煉工藝，而且還要添加回爐釩鐵碎屑來(lái)降低反應(yīng)溫度；加入石灰、鎂砂、螢石降低爐渣粘度；調(diào)整鋁粒與五氧化二釩熔片粒度來(lái)降低反應(yīng)速度，減少噴濺損失，提高釩的收得率。冶煉用鎂質(zhì)爐襯，或用釩鐵爐渣打結(jié)的圓形反應(yīng)爐筒。采用下部點(diǎn)火法冶煉。要求五氧化二釩熔片含V2O5≥98%。塊度<20mm×20mm，片厚3～5mm。鋁為含Al>98%，粒度<3mm的鋁粒和3～10mm的鋁泡。鋼屑為普碳鋼車(chē)屑，卷長(zhǎng)<15mm。冶煉反應(yīng)完成后，自然冷卻16～24h。拔去爐筒，取出釩鐵錠，進(jìn)行清理、包裝。冶煉得到的釩鐵成分為： V75%～ 80%，Al1%～4%，Si1.0%～1.5%，CO.13%～0.2%，S≤0.05%，P≤0.075%。爐渣成分含V2O55%～6%，Al2O3約85%（CaO+MgO）約10%。生產(chǎn)1t80%V的釩鐵消耗：氧化釩熔片（V2O598%）1500～1600kg，鋁（Al98%）810～860kg。釩的冶煉回收率為90%～95%。為了降低爐渣中的釩含量，在反應(yīng)終了后立即通電加熱爐渣，使懸浮在爐渣中的金屬粒下沉，和爐渣中的釩氧化物和殘余鋁繼續(xù)反應(yīng)，提高釩的回收率。
電硅熱法
用75%硅鐵和鋁作還原劑。在改進(jìn)的三相堿性電弧爐中生產(chǎn)含V40%～60%的釩鐵。電弧爐的變壓器容量為1800kVA，工作電壓為127/220V，額定電流為4750A。石墨電極直徑為200mm。用鎂磚作爐襯。爐蓋用鉻鎂磚砌成。使用的原料有：五氧化二釩熔片（V2O5≥98%，Si≤0.25%，F(xiàn)e≤0.30%，P≤0.05%，S≤0.03%，As≤0.02%，Na2O+K2O≤1.5%，片厚約8.0mm，塊度≤200mm×200mm）；硅鐵（75%硅鐵，塊度≤30mm）；鋁塊（將鋁錠機(jī)械加工成≤20mm）；石灰（CaO≥85%，P≤0.015%，塊度30～50mm）和普碳鋼的廢鋼或鋼屑。硅還原釩氧化物的反應(yīng)見(jiàn)圖3。反應(yīng)產(chǎn)生SiO2。而低價(jià)釩氧化物為堿性化合物，對(duì)釩的還原產(chǎn)生不利的影響。為此需要加入石灰以提高爐渣的堿度，促進(jìn)釩氧化物的還原。
