专利名称：一种钒铝合金制备工艺优化方法
技术领域：
本发明涉及金属的制备工艺，具体地说是一种钒铝合金制备工艺。
背景技术：
随着冶金技术的不断延伸发展，钒的应用也得到了不断扩展，目前除大量生产钒 铁、高钒铁和氮化钒，作为钢材的合金剂和微处理剂，提高钢的质量外，还有一些含钒的复 合合金产品，如钒硅合金、钒硅钙合金、钒锰合金、钒钛合金等，以及非铁基含钒合金、钒碳 合金等，在行业技术领域当中均得到了广泛有效应用。另外，随着航天航空工业的发展，钒 也是作为钛合金产品制备的主要原料之一，即钒铝合金产品。而且，随着钒铝合金中钒含 量的提高，其产品性能在该领域当中也得到了不同的应用，如v 55-A1 45、V 65-A135, V 85-A1 15不同牌号产品。现在的钒铝合金制备工艺电损大、气体元素含量高、有害杂质过 多、反应过程不稳定容易出现喷溅导致损失过大、金属回收率低成本较高。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种钒铝合金制备工艺优化 方法，该制备方法可有效提高金属回收率、降低成本、减少合金杂质含量、提高合金质量。为实现上述目的，本发明的技术方案为一种钒铝合金制备工艺优化方法，包括以 下步骤(1)将五氧化二钒、铝粉、石灰、及萤石分别进行破碎加工；(2)将破碎后的物料进行烘烤，做脱水、排除易挥发物质加工处理，烘烤设定温度 为350°C 士20°C，烘烤时间为24 30小时；(3)将烘烤后的物料进行配料，其中石灰配入量占铝粉配入量的16 23%，萤石 配入量占铝粉配入量的10 15% ；(4)将配好的物料全部倒入混料筒内，实施混料，其中物料带有基础温度，基础温 度为150°C以下，混料时间为15分钟以上，直至物料充分混勻；(5)为了保障合金溶液顺利浇铸和浇铸实施安全，应对其浇铸模具实施烘烤处理， 烘烤温度为600°C 士20°C，烘烤时间为5 8小时；(6)将充分混勻的物料投入熔炼炉内并捣实，然后进行冶炼，此时物料基础温度为 IOO0C 士 20°C ；(7)冶炼结束后，进行静置沉淀，待液态合金与渣液沉淀后，打开浇铸口，使液态合 金注入模具中，实施浇铸；(8)待液态合金注入完成后，自然冷却16 20小时；(9)待步骤(8)完成后打开模具，将已分层的上部渣锭区分，取出合金毛胚锭，然 后将其初整、去除表面残留余渣，然后进行抛丸精整；(10)将精整过的合金进行取样、质检，最后按照产品粒度要求，将合金进行破碎， 包装入库。
所述步骤(7)中渣液冷却后形成炉渣，所述步骤(9)中合金毛胚锭精整后残留有 合金沫，所述炉渣和/或合金沫作为反炉料加入所述步骤(1)中，这样可以提高金属的回收 利用率、降低生产的成本。在冶炼反应过程中，五氧化二钒被铝还原，生成钒金属；由于所需生产的产品为钒 铝合金产品，产品中含有大量的铝，因此，在配料过程中还需根据所需产品的铝含量要求， 配入大量铝进入。配入适当的氧化钙和萤石作为造渣剂，主要是为了与反应生成的Al2O3等 化合物形成低熔点、比重轻的渣，便于合金与渣的彻底分离条件和调整炉料反应强度。另 外，根据炉料反应强度激烈程度，可配入适当的返炉料，调整反应激烈强度。在整个工艺中有以下影响因素1、原料影响因素采用铝热还原法冶炼生产钒铝合金产品，原料的质量要求是控制产品质量的关 键，生产合格的钒铝合金产品，入炉原料必须选用高纯原料，否则会直接影响到产品的质量 达标程度。因为我们所采用的铝热还原法工艺冶炼生产钒铝合金，属典型金属置换反应的金 属热还原法生产工艺。所选择的还原剂为金属铝，氧化钒用铝还原反应可用下列反应方程 式表不2/5V205+4/3Al = 4/5V+2/3Al203 AG° = -54007+87. 8T2/3V20s+4/3A1 = 4/3V+2/3Al203 AG° = -319453+63. 9T上述反应的值均较大，均为强烈放热反应，使得整个金属置换反应能够充分 反应进行。但是，由于生产钒铝合金的主要原料是氧化钒，其原料当中存在其它金属氧化 物，根据金属氧化物的标准形成自由能情况来看，所有在铝的氧化物Al2O3之上所存在的金 属氧化物(见表1所示)在反应过程中将全部被置换还原，并且出现在生成物金属相中。而 我们所要生产的产品的质量要求比较高，将部分金属元素视为有害元素，该些金属氧化物 的被还原，将对生产产品的质量构成了直接危害，使得产品质量达不到要求。表1氧化物每克原子氧的生成自由能
氧化物-ΔΗ298。(千卡/克原子氧)MoO354. 0FeO58. 6WO360. 8V2O568. 2K2O76. 3Cr2O384. 1Nb2O584. 权利要求
1.一种钒铝合金制备工艺优化方法，其特征在于包括以下步骤(1)将五氧化二钒、铝粉、石灰、及萤石分别进行破碎加工；(2)将破碎后的物料进行烘烤，做脱水、排除易挥发物质加工处理，烘烤温度为 3500C 士20°C，烘烤时间为24 30小时；(3)将烘烤后的物料进行配料，其中石灰配入量占铝粉配入量的16 23%，萤石配入 量占铝粉配入量的10 15% ；(4)将配好的物料全部倒入混料筒内，实施混料，其中物料带有基础温度，基础温度为 150°C以下，混料时间为15分钟以上，直至物料充分混勻；(5)然后对浇铸模具实施烘烤处理，烘烤温度为600°C士20°C，烘烤时间为5 8小时；(6)将充分混勻的物料投入熔炼炉内并捣实，然后进行冶炼，此时物料基础温度为 IOO0C 士 20°C ；(7)冶炼结束后，进行静置沉淀，待液态合金与渣液沉淀后，打开浇铸口，使液态合金注 入模具中，实施浇铸；(8)待液态合金注入完成后，自然冷却16 20小时；(9)待步骤(8)完成后打开模具，将已分层的上部渣锭区分，取出合金毛胚锭，然后将 其初整、去除表面残留余渣，然后进行抛丸精整；(10)将精整过的合金进行取样、质检，最后按照产品粒度要求，将合金进行破碎，包装 入库。
2.根据权利要求1所述一种钒铝合金制备工艺优化方法，其特征在于所述步骤(7) 中渣液冷却后形成炉渣，所述步骤(9)中合金毛胚锭精整后残留有合金沫，所述炉渣和/或 合金沫作为反炉料加入所述步骤(1)中。
3.根据权利要求1所述一种钒铝合金制备工艺优化方法，其特征在于所述五氧化二 钒主要成分要求为v205 ^ 99. 5%, P ^ 0. 01%, C ^ 0. 01%, S ^ 0. 02%, Pb ^ 0. 01%, Mo^O. 01%,K^O. 1%,Na^O. 1%,B^O. 001%,W^O. 006%,Fe^O. 01%,Cu^O. 01%, Si 彡 0. 04%, Ni 彡 0. 002%,Mn 彡 0. 02%,Mg 彡 0. 04%, Cr ^ 0. 01%, Y ^ 0. 001%，其它 微量元素彡0. 1% ；所述铝粉主要成分要求为A1 ^ 99. 6%, Fe ^ 0. 15%, Si ^ 0. 20%, Cu彡0. 02 %，P彡0. 03 % ；所述萤石主要成分要求为CaF2 ^ 98. 0 %, S ^ 0. 02 %, C 彡 0. 03%, SiO2 ^ 1. 6%, P ^ 0. 03%, H2O 彡 0. 1 %, Fe2O3 彡 0. 22% ；所述石灰主要成分 要求为CaO 彡 92. 0%, SiO2 ^ 2. 0%,P ^ 0. 01%, S ^ 0. 05%, C ^ 0. 8%，上述石灰的生 烧率+过烧率彡5.2%。
4.根据权利要求2所述一种钒铝合金制备工艺优化方法，其特征在于所述五氧化二 钒及铝粉破碎处理后的粒度范围均为0. 1 3mm彡90%，其中0. 5 3mm彡80%，粒度小 于0. 5mm的量在10%以内，粒度大于3mm的量在10%以内；所述石灰、萤石、返炉料的粒度 范围均为0. 1 3mm彡90 %，粒度大于3mm的量在5 %以内。
全文摘要
本发明公开了一种钒铝合金制备工艺优化方法，该方法包括以下步骤首先将五氧化二钒、铝粉、石灰、萤石等物料按照入炉粒度要求进行破碎加工，然后将破碎后的物料进行烘烤，做脱水、排除易挥发物质加工处理，再将烘烤后的物料进行配料，之后将配好的物料全部倒入混料筒内，实施混料，物料充分混匀后，全部投入到反应熔炉中实施冶炼过程，冶炼结束后，进行静置沉淀，然后实施浇铸，最后进行抛丸精整、取样、质检。本发明可有效提高金属回收率、降低成本、减少合金杂质含量、提高合金质量。
文档编号C22B5/04GK102134657SQ20111010799
公开日2011年7月27日 申请日期2011年4月28日 优先权日2011年4月28日
发明者王浩冰, 蔡可金, 贾明, 陈道华, 马步洋 申请人:江苏美特林科特殊合金有限公司