[發明專利]FeV45N10氮化釩鐵及其燃燒合成方法

有效

• 申請號: 201410083546.8
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103834849A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 劉克忠;晉心翠;王聲宏;張伯鵬;王朝暉;賈怡晗;劉健
• 申請（專利權）人: 承德金科科技開發有限責任公司
• 主分類號: C22C35/00
• 分類號: C22C35/00;C22C1/04
• 代理公司: 北京市蘭臺律師事務所 11354
• 代理人: 張峰

技術領域

本發明屬于燃燒合成(簡稱CS)（也稱自蔓延高溫合成，簡稱SHS）含氮鐵合金的生產方法，具體而言是主要適用于FeV45N10氮化釩鐵產品的生產方法。

技術背景

隨著當今世界建筑工業和鋼筋生產技術的迅猛發展，基礎設施、高層建筑等工程結構對鋼筋性能的要求越來越高。高強度化是混凝土鋼筋的重要發展方向。據了解，英國、澳大利亞、日本等國家400MPa的鋼筋采用率達到80～90%；在德國，混凝土建筑用鋼筋已經全部升級到以500MPa的IV級鋼筋為主，日本開發出了屈服強度為685～980MPa的超高強度鋼筋，并用于高層建筑。中國經過近年來各方努力，400MPa的III級鋼筋的用量占50%左右，取得了巨大進展，但與世界先進水平仍有很大差距。

推廣使用400MPa的III級鋼筋是我國相關政策的要求，住房和城鄉建設部、工業和信息化部于2012年1月16日聯合出臺了《關于產業結構調整指導目錄（2011年本）》，有關條款決定，把HRB335級鋼筋列為淘汰產品，該條款2013年5月1日實施。抓住市場與技術標準的環境機遇，擴大III級、IV級鋼筋的應用比例，促進我國鋼筋品質的升級換代，是中國建筑鋼筋領域近五年乃至長期的任務。

微合金化技術在鋼鐵工業領域的應用，對當前鋼鐵工業技術進步起了很大的推進作用。微合金化是指在原合金的基礎上再添加微量的釩、鈮、鈦等碳氮化合物形成元素，其加入量一般為0.02–0.20%。通過微合金元素碳氮化合物在鋼中的析出和細化鐵素體晶粒而使鋼材達到高強度，從而體現微合金化技術的經濟優勢，目前微合金化技術在高強度鋼材的生產中已得到普遍應用。在三種微合金化元素中，釩是最有效且最常用的微合金化元素，釩鋼在軋制時，加熱溫度相對較低，終軋溫度高，生產工藝簡單，軋制工藝與普碳鋼一樣，不需采取特殊的附加技術條件，生產效率高，因此在鋼材生產中，尤其在長材的生產中，得到廣泛的應用。我國是釩資源大國，儲量豐富，釩制品產量居世界第三位，因此在我國發展釩微合金化鋼，既有優化我國鋼材品種，調整鋼材結構的需求，在資源上也具有優勢。

50氮化釩鐵產品的設計目標，主要是應用于鋼筋生產，鋼筋是我國鋼材產品中消耗最大的品種，超過我國鋼產量的1/5，它對國民經濟發展起到舉足輕重的作用。我國“鋼鐵工業‘十二五’發展規劃”提出“全面推廣使用400兆帕、500兆帕高強度螺紋鋼筋，促進建筑鋼材升級換代和減量應用。400兆帕及以上高強度螺紋鋼筋比例超過80%”。并決定淘汰II級鋼筋，預測2015年末高強鋼筋要比2010年翻一番，達到11200萬噸。

1998年美國戰略礦物公司（即釩公司）與鋼鐵研究總院開展技術合作，在中國的鋼鐵行業進行釩氮微合金化技術的開發及其釩氮合金產品的推廣應用。國內有關研究單位及一些大鋼廠對鋼中加入釩及氮合金元素后，對鋼的力學性能及強化機理進行了深入的研討，明確了元素氮對提高鋼材強度起了重要的作用，同時在生產III級螺紋鋼筋的生產實踐中進行了廣泛的應用。例如在“熱加工工藝”（趙亮等人，第36卷第18期，2007年，35-37頁中），通過實驗顯示了釩氮合金生產的HRB500鋼筋與釩鐵生產的HRB500鋼筋相比強度更高，性能更加穩定，可減少釩的加入量，大幅降低生產成本。

采用燃燒合成工藝生產氮化釩鐵的研究始于2003年，我們采用工業生產的釩鐵為原料，研究用燃燒合成技術來生產氮化釩鐵的新工藝，并獲得制備50氮化釩鐵的發明專利，專利號ZL200510072309.2，該產品以50釩鐵和80釩鐵為原料，產品中釩含量為50±2%，氮含量為12±1.5%。同時建立了一條擁有自主知識產權的生產線。商業釩鐵原料成份穩定，在高溫及高壓下滲氮充分，氮化釩鐵產品成份非常穩定，用它作為煉鋼用釩合金添加劑，鋼材的力學性能波動值大幅減小。燃燒合成氮化釩鐵產品在國內一些大鋼廠進行III級及以上高強鋼筋、高強角鋼、高強鋼帶和鋼板等釩氮微合金化鋼的生產應用，結果表明，使用效果優于國產釩氮合金，而且鋼材的力學性能更加穩定。

ZL200820126490.X號專利公開了一種燃燒合成用高壓合成設備，其包含有高壓缸體，高壓缸體具有冷卻水套，其特征在于：該高壓缸體的內徑的范圍是300mm至350mm，長度的范圍是1350mm至1500mm，容積的范圍是85立升至150立升；該高壓缸體為一端密封另一端開口結構，該高壓缸體通過一端蓋結構螺紋旋轉壓密封，該端蓋結構與高壓缸體的開口的密封通過等高度平移密封。該設備能夠通過燃燒合成制備氮化鐵合金，特別是氮化釩鐵。其中公開了該設備可用于50氮化釩鐵的制備。