钒铁成分偏析影响因素及对策

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1、攀钢技术·23·钒铁成分偏析影响因素及对策游本银,彭一村,许楠,白乐,张仲正（攀钢钒钒制品厂）摘要：介绍了V2O3电铝热法冶炼钒铁的特点，从钒铁冶炼工艺着手探讨了合金成分偏析情况，得出影响该合金成分偏析的主要因素，进一步对相关因素进行分析，并针对性的提出消除成分偏析的有关措施,对V2O3电铝热法冶炼钒铁生产具有一定指导意义。关键词：钒铁；电铝热；成分偏析；因素与对策0引言随着钢材应用领域的增加，钢的种类也迅猛增加。要求钢的成分容差范围大大缩小，这样可以保证在同一加工处理条件下得到性能均匀的钢材。为此，首先要求铁合金冶炼工艺保证其成分稳定和波动尽可能小，这就要求改进工艺，

2、解决铁合金在凝固期间存在的严重偏析现象[1]。减少铁合金中元素的偏析，不仅可提高产品成分的均匀程度，而且可进一步提高产品质量，降低有害元素对钢铁产品的有害作用。而且可使冶炼时间缩短，从而可提高合金化效率，达到提高经济效益的目的。钒铁成分偏析是指钒铁饼不同区域内化学成分偏差较大（一般不大于2%）而不均匀的一种缺陷。笔者就V2O3电铝热法生产钒铁合金钒含量偏析的有关问题进行简要探讨，对钒铁生产质量控制、稳定合金成分有一定指导意义。1钒铁成分国家标准及组批要求1.1钒铁国家标准钒铁国家标准GB/T4139-2004主要成分见表1。表1钒铁国家标准GB/T4139—2004主要

3、化学成分（质量分数）%牌号VCSiPSAlMnFeV50-A48.0～55.0≤0.40≤2.0≤0.06≤0.04≤1.5FeV50-B48.0～55.0≤0.60≤2.5≤0.10≤0.05≤2.0FeV80-A78.0～82.0≤0.15≤1.5≤0.05≤0.04≤1.5≤0.50FeV80-B78.0～82.0≤0.20≤2.0≤0.06≤0.05≤2.0≤0.501.2钒铁组批要求按照GB/T4139-2004的要求,钒铁应按炉组批，每一炉号的产品作为一批交货。不足包装一件的余量，可与同牌号钒含量(质量分数)相差不大于2%的其它炉产品组成一批交货。目前，国内

4、越来越流行国际组批方式——按级组批，按级组批的产品要求各种钒铁之间的含钒量之差不应大于2%(绝对值)，以吨袋包装好交货。V2O3电铝热法生产钒铁产量一般较大，每炉往往超过1000kg，因此，对于同一炉钒铁及与其组批的钒铁的成分要求极为严格。2V2O3电铝热法冶炼钒铁的特点2.1钒铁冶炼基本原理V2O5或V2O3与还原剂铝反应生成金属钒、氧化铝并放出大量的热，氧化铝与炉料中加入的造渣剂石灰结合形成低熔点的炉渣，反应放出的热促使炉料中铁屑熔化而与钒形成钒铁合金[2]。图1为钒铁冶炼炉渣二元系相图，从图中可以看出，适当增加石灰用量可以更大限度的降低熔渣熔点和粘度，有利于合金液

5、的沉降。因密度差异极大，炉渣与钒铁合金在熔融状态下自动分层，经充分冷凝后分离渣铁而获得钒铁产品。该法冶炼钒铁具有能耗低、易操作、冶炼周期短、劳动强度小等优点，是目前乃至今后钒铁生产技术发展趋势。·24·2011年第34卷第2期温度/℃C+LLL+A图1CaO-Al2O3二元合金相2.2V2O3电铝热法冶炼钒铁偏析情况从合金组分上看，构成钒铁的合金元素主要是钒和铁，钒的密度为6.1g/cm3,熔点为(1890±10)℃；铁的密度大致为7.8g/cm3，熔点1538℃，这两中元素在密度和熔点上均有较大悬殊，冶炼过程中在热对流的作用下，密度小的钒将会上浮，势必产生一定的比重偏

6、析，其熔点的巨大差异造成合金组元结晶顺序的不同，先结晶区域与后结晶区域成分均有差异。因此，钒铁作为铁合金是一种较易偏析的合金，给冶炼生产带来了一定困难。为摸清钒铁偏析现状，笔者对铝热法生产的钒铁合金饼按照图2所示点位进行取样调查，每个点的样均取1kg，每块合金饼取10个样，分别进行统计分析。分析结果见表2。300mm300mm图2钒铁偏析取样示意表2钒铁合金饼上、下部位的钒含量%样号FeV80FeV50上部位下部位偏差上部位下部位偏差182.380.41.951.350.40.9281.779.62.152.150.51.6382.180.81.351.950.71.2

7、480.478.32.151.249.81.4581.478.92.550.449.21.2680.478.71.751.149.71.4779.878.51.350.549.41.1881.380.11.251.249.81.4979.877.52.352.150.91.21080.578.71.850.649.31.3从表2可以看出，钒铁合金饼上部的含钒量较下部的含钒量要高，与此相近的是，对于Al、Si、Mn、P、S等杂质元素也是上部的含量要比下部偏高,鉴于杂质含量一般比较低，对合金使用效果影响极小，可以略去不考虑。由表2所示，FeV