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钒在炼钢中的作用

来源:www.dbkyw.com   时间:2023-07-03 19:19   点击:83  编辑:admin   手机版

一、钒在炼钢中的作用

钒钛,作为稀有金属,用途非常广泛。据了解,钒主要用于合金以改善钢的性能。同时,目前钒电池已在美、加、欧、日、澳等商业化应用于风电储能、光伏储能及电网调峰。钛在传统领域广泛运用于漂白、油漆、造纸等行业,加工后的钛材则用于高端的航天航空、军事等领域。专家曾预测,随着新能源的迅猛发展和对钢性能要求的提高,两种材料未来运用前景将十分广阔。

钒被称为“现代工业的味精”,在钢铁、化工、航空航天等领域应用广泛。其中85%应用于钢铁工业,在钢中加入钒,可以改善钢的耐磨性、强度、硬度、延展性等性能,加入0.1%的钒,可提高钢强度10%~20%,减轻结构重量15~25%,降低成本8~10%。

钒虽然有众多优点,但在生产过程中容易造成环境污染,炼钒过程中排放大量有毒有害废气和废水,废气中含有氯化氢、二氧化硫和硫酸,对植被和农作物产生毁灭性影响;废水中含有六价铬、镉、砷等一类污染物,对人畜危害极大,还易形成酸雨,目前生产在向不发达国家和地区转移。

钛被称为“战略金属”,钛及其合金具有抗腐蚀、高强度、高温及低温强度性能好、无磁性、人体适应性好、形状记忆和超导等优异性能。由于其轻型高强度的特点,在航空航天等领域得到广泛应用,近年来,应用逐步扩展到造船、石油化设备、海上平台、电力设备、医疗、高档消费品等民用工业领域。

二、钒铁的冶炼工艺

五氧化二钒是一种金属氧化物,化学式为V2O5,广泛用于冶金、化工等行业,主要用于冶炼钒铁。用作合金添加剂,占五氧化二钒总消耗量的80%以上,其次是用作有机化工的催化剂,即触媒,约占总量的10%,另处用作无机化学品、化学试剂、搪瓷和磁性材料等约占总量的10%。

三、钒的冶炼

储量

根据美国地质调查局(USGS)不完全统计,2015年全球钒资源量已超6300万吨,全球钒储量约1500万吨,主要分布在中国、南非和俄罗斯。

中国蕴含510万吨钒资源储量,占全球总量的34%,居世界第一。目前国际市场上主要的钒供应国为中国、南非和俄罗斯。

应用

钒是一种高熔点难熔稀有金属,其主要产品形式有:五氧化二钒、三氧化二钒、钒铁、氮化钒等。其中,五氧化二钒和三氧化二钒是实际生产中最主要的氧化钒,他们是制取诸如钒铁、氮化钒和碳化钒等后续钒制品的主要原料。

钒的产品分为初级产品、二级产品和三级产品。初级产品包括含钒矿物,精矿、钒渣、报废的石油精炼的废催化剂,报废的触媒和其他残渣。二级产品包括五氧化二钒,也可以是一种可用的工业产品,即生产硫酸的触媒和石油精炼用的催化剂。三级产品包括钒铁、钒铝合金、钼钒铝合金、硅锰钒铁合金及钒化合物,其中钒铁是最重要的钒材料,它占钒消费量的85%。

五氧化二钒广泛用于冶金、化工等行业,主要用于冶炼钒铁。用作合金添加剂,占五氧化二钒总消耗量的80%以上,五氧化二钒每年的消耗量大约在400吨左右,高纯度五氧化二钒每年需要量估计在100 吨左右。

四、钒矿冶炼工艺

金属矿产:可从中提取某种供工业利用的金属元素或化合物的矿产。根据金属元素的性质和用途将其分为黑色金属矿产,如铁矿和锰矿;有色金属矿产,如铜矿和锌矿;轻金属矿产,如铝镁矿;贵金属矿产,如金矿和银矿;放射性金属矿产,如铀矿和钍矿;稀有金属矿产,如锂矿和铍矿;稀土金属矿产;分散金属矿产等。

中国金属矿产资源品种齐全,储量丰富,分布广泛。已探明储量的矿产有54种。其中,

铁矿资源已探明储量的矿区有1834处,总保有储量矿石463亿吨,居世界第五位;锰矿资源有213处,总保有储量矿石5.66亿吨,居世界第三位;

铬矿资源比较贫乏,总保有储量矿石1078万吨;钛矿资源中,钛铁矿的钛保有储量为3.57亿吨,居世界首位

钒矿资源总保有储量为2596万吨,居世界第三位;铜矿资源有910处,总保有储量为6243万吨,居世界第七位;

铅锌矿资源有700余处,保有铅储量3572万吨,锌储量9384万吨,居世界第四位;

铝土矿资源有310处,总保有储量22.7亿吨,居世界第七位;

镍矿资源较少,共有产地近100处,总保有储量镍784万吨,居世界第九位;

钴矿资源有150处,总保有储量钴47万吨;

钨矿资源有252处,总保有储量钨2529万吨,居世界第一位;

锡矿资源有293处,总保有储量锡407万吨,居世界第二位;

钼矿资源有222处,总保有储量钼840万吨,居世界第二位;

汞矿资源有103处,总保有储量汞8.14万吨,居世界第三位;

锑矿资源有111处,总保有储量锑278万吨,居世界第一位;

铂族金属矿产资源有35处,总保有储量铂族金属310吨。

金矿资源有1265处,总保有储量金4265吨,居世界第七位;

银矿资源有569处,总保有储量银11.65万吨,居世界第六位;

锶矿资源有13处,总保有储量锶3290万吨,居世界第二位;

稀土资源有60余处,总保有储量约9000万吨,居世界第一位。

这些金属矿产主要用来冶炼单一金属,或合金,供工业生产用!

五、钒钢用途

碳化钒粉末应用于硬质合金添加剂。在硬质合金切削刀具牌号K10中加入1%的碳化钒粉末,牌号编为:K10V,采用琅峰金属生产的D50为0.85微米的碳化钒细粉,批号:1607,在同样的配料工艺、相同的压制工艺、相同的烧结工艺,生产出来的硬质合金棒材,与K10进行比较,合金的晶粒度变小,K10的晶粒度是1.0,而加入了碳化钒的K10V的晶粒度是0.8,做成刀具进行进行切削加工试验,经过我们进行了相关数据分析,还可以提高其高温性能及耐磨性能,并且具有很好的红硬性能。

六、钒钛冶炼原理

EMS水光和钒钛水光都是重要的表面光洁度处理技术,它们的主要区别在于:

1. 工艺基础不同:

EMS水光是基于电解加工原理,使用电解电容装置产生微弱的电流通过电解液,在工件表面形成氧化膜进行聚合,达到光洁度要求。钒钛水光是利用钒酸和过氧化氢的化学反应,在工件表面生成钛酸盐化合物薄膜,改善表面光洁度。

2. 适用材料范围不同:

EMS水光主要适用于铜合金、镍合金等有色金属材料。钒钛水光的适用材料更广,包括有色金属、不锈钢以及钢等各类金属材料。

3. 表面质量不同:

EMS水光可以获得镜面光洁度,表面质量较高。而钒钛水光的表面质量略差于EMS水光,一般可以达到半光面或光面质量。

4. 生产线布置不同:

EMS水光生产线较复杂,设备占地面积大,投资较高。钒钛水光生产线设备较简单,占地面积小,投资较低。

5. 成本不同:

EMS水光的生产成本相对较高,水电费用大,处理时间长。钒钛水光成本较低,环保要求也较低。

综上,EMS水光和钒钛水光是两种不同的表面处理工艺,各有优缺点。在实际应用中,要根据工件材质、表面质量要求、生产规模和成本等因素进行比较,选择最为合适的工艺方案。

七、钒冶炼工艺

关于这个问题,铬钒合金钢的材质成分通常包括以下元素:

- 铬(Cr):通常含量在1-10%之间,提高了钢的耐腐蚀性和抗氧化性。

- 钒(V):通常含量在0.1-0.5%之间,可以提高钢的硬度和耐磨性。

- 碳(C):通常含量在0.1-1.5%之间,是钢的主要合金元素,可以提高钢的硬度和强度。

- 硅(Si):含量通常在0.1-0.5%之间,可以提高钢的强度和耐磨性。

- 锰(Mn):含量通常在0.1-1.5%之间,可以提高钢的强度和韧性。

- 磷(P)和硫(S):含量通常很低,但是对于一些应用要求较高的场合可能需要控制其含量。

以上是铬钒合金钢的典型成分,实际的成分可能会因应用和制造工艺的不同而有所变化。

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