CS253015B1

CS253015B1 - A method for producing an alloy for the galvanizing of steel by vanadium and nitrogen

Info

Publication number: CS253015B1
Application number: CS855733A
Authority: CS
Inventors: Lumir Kuchar; Petr Kozelsky; Drahomir Jezka; Bohuslav Goszyk
Original assignee: Lumir Kuchar; Petr Kozelsky; Drahomir Jezka; Bohuslav Goszyk
Priority date: 1985-08-06
Filing date: 1985-08-06
Publication date: 1987-10-15
Also published as: CS573385A1

Abstract

Způsob výroby slitiny pro mikrolegování oceli vanadem a dusíkem tavením v dusíkaté atmosféře spočívá v tom, že se ne slitinu oůsobí plazmou s ohsahem ionizovaného dusíku, nebo dusíkatou atmosférou, nebo se do slitiny dusík dmýchá, přičemž tavenina obsahuje vanad od 3 do 85 .% hmotnostních, do které se přidává bud hliník od I do 80 % hmotnostních, nebo křemík od 1 do 85 í hmotnostních·)! nebo mangan od 1 ďo 30 56 hmotnostních, nebo železo až do 80 % hmotnostních, a to bud samostatně, nebo v jejich vzájemné kombinaci. Déle sě do taveniny přidává až 30 % hmotnostních ceru, nebo kovů alkalických zemin, nebo kovů vzácných zemin, titan až do 30 % hmotnostních, zirkonium až do 30 % hmotnostních, tantal až do 30 % hmotnostních, uran až do 30 % hmotnostních.The method of producing an alloy for microalloying steel with vanadium and nitrogen by melting in a nitrogen atmosphere consists in treating the alloy with a plasma containing ionized nitrogen, or with a nitrogen atmosphere, or blowing nitrogen into the alloy, the melt containing vanadium from 3 to 85% by weight, to which is added either aluminum from 1 to 80% by weight, or silicon from 1 to 85% by weight, or manganese from 1 to 30% by weight, or iron up to 80% by weight, either separately or in combination. Further, up to 30% by weight of cerium, or alkaline earth metals, or rare earth metals, titanium up to 30% by weight, zirconium up to 30% by weight, tantalum up to 30% by weight, uranium up to 30% by weight are added to the melt.

Description

Vynález se týká způsobu výroby slitiny pro mikrolegování oceli vanadem a dusíkem.The invention relates to a process for the production of an alloy for microalloying steel with vanadium and nitrogen.

Legování konstrukčních a stavebních ocelí nitridem vanadu se provádí například tak, že po přísadě ferovanadu se ocel nadusiěí například přísadou dusíkatého manganu, jehož výroba je velmi obtížná a tím i drahá. Nadusiěení ocelí je možné provádět např. i přísadou dusíkatého vápna. Jeho výroba je energeticky zvlášť náročná, výroba je velmi omezená a tedy se jedná opět o přísadu velmi drahou. Nadusičování oceli plynným dusíkem je velmi málo účinné. Proto se z ekonomických důvodů výš· uvedených postupů prakticky nepoužívá.The alloying of structural and construction steels with vanadium nitride is carried out, for example, after the addition of ferrovanadium, for example, by steel addition of nitrogen manganese, the production of which is very difficult and thus expensive. Over-drying of steels can be carried out, for example, by addition of nitrogen lime. Its production is particularly energy intensive, production is very limited and therefore it is again an expensive additive. Nitrogen gassing of steel is very inefficient. Therefore, for economic reasons the above processes are practically not used.

Velmi úspěšným řešení je použití Nitrovanu vyráběného v zahraničí. Jedná se o briketu, která byla dlouhodobě žíhané v atmosféře dusíku a obsahuje až 10-12 % uhlíku,A very successful solution is the use of Nitrovan produced abroad. It is a briquette that has been annealed in a nitrogen atmosphere for a long time and contains up to 10-12% carbon,

6-8 % dusíku, zbytek tváří vanad. Tato přísadě se obtížně vyrábí a její výroba je přímo vázaná pouze na zařízení zahraniční firmy.6-8% nitrogen, the rest face vanadium. This additive is difficult to manufacture and its production is directly linked to the equipment of a foreign company.

Vysoký obsah uhlíku, který vychází z výrobní technologie neumožňuje použití Nitrovanu při legování speciálních ocelí s omezeným obsahem uhlíku. Značná oórezitn přísady podmiňuje její nižší využití a průměrnou měrnou hmotnost, což je příčinou určitých ztrát vanadu a zvlášť dusíku při legování.The high carbon content resulting from the manufacturing technology does not allow the use of Nitrovan in the alloying of special steels with limited carbon content. Significant corrosion of the additive results in its lower utilization and average density, which results in certain losses of vanadium and especially nitrogen during alloying.

Jsou známy způsoby výroby dusíkem nasycovaného ferovanadu žíháním jemně drceného ferovanadu v dusíkové atmosféře. Jedná se o proces velmi náročný, protože drcení ferovanadu je velmi obtížné, podsítné frakce z běžného drcení ferovanadu jsou většinou znečištěné a nejsou tedy vhodnou surovinou pro nitridaci. Navíc při žíhání je nutno drcený ferovanad neustále promíchávat, nadusičování probíhá pomalu a obtížně, jedná se o reakci povrchovou adsorbcí a difúzi dovnitř zrna.Methods for producing nitrogen-saturated ferovanad by annealing finely crushed ferovanad in a nitrogen atmosphere are known. This is a very demanding process, as ferrovanadium crushing is very difficult, and the undersized fractions from conventional ferrovanadium crushing are mostly contaminated and are therefore not a suitable raw material for nitriding. In addition, it is necessary to constantly stir the crushed ferrovanad, annealing is slow and difficult, it is a reaction by surface adsorption and diffusion into the grain.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny předmětem vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se na roztavenou slitinu působí plazmou s obsahem ionizovaného dusíku, nebo dusíkovou atmosférou, nebo se dusík dmýchá do slitiny, přičemž do taveniny s obsehem od 3 do 85 % hmotnostních vanadu se přidává bu<5 hliník od 1 až do 80 % hmotnostních, nebo křemík od 1 do 85 % hmotnostních, nebo mangan od 1 do 30 % hmotnostních, nebo železo až do 80 % hmotnostních, a to buS samostatně, nebo v jejich vzájemné kombinaci.The aforementioned drawbacks are overcome by the object of the invention, which comprises treating the molten alloy with a plasma containing ionized nitrogen or a nitrogen atmosphere, or blowing nitrogen into the alloy, wherein a melt containing from 3 to 85% by weight of vanadium is it adds either <5 aluminum from 1 to 80% by weight, or silicon from 1 to 85% by weight, or manganese from 1 to 30% by weight, or iron up to 80% by weight, either alone or in combination thereof.

Déle se přidává až 30 % hmotnostních ceru nebo kovů alkalických zemin nebo kovů vzácných zemin, titan až do 30 % hmotnostních, zirkonium až do 30 % hmotnostních, tantal až do 30 % hmotnostních, uran až do 30 % hmotnostních, a to rovněž buS samostatně, nebo v jejich vzájemné kombinaci.Up to 30% by weight of cerium or alkaline earth or rare earth metals, titanium up to 30% by weight, zirconium up to 30% by weight, tantalum up to 30% by weight, uranium up to 30% by weight, can also be added separately or a combination thereof.

Vyššího účinku se dosahuje především tím, že se sníží energetická náročnost, společně se surovinovou náročností výroby a dochází k podstatnému zvyšování užitné hodnoty oceli. Současně jde při výrobě vysoce kvalitní oceli o velmi snadné technologické postupy.Higher effect is achieved mainly by reducing energy intensity, together with raw material intensity of production and significantly increasing the utility value of steel. At the same time, the production of high-quality steel is a very easy technological process.

Vynález je blížepopsén na příkladech konkrétního provedení.The invention is described in more detail by way of examples of a specific embodiment.

Základem pro přípravu slitiny je tavenina vanadu, železa a dalších kovových prvků. Vzhledem k tomu, že termodynamická stabilita nitridu vanadu je při vysokých teplotách např. nad 1700 °C nízká a též i z ekonomických důvodů je vhodné snížit teplotu tání, zvýšení rozpustnosti dusíku v tavenině o tvorbu stabilních nitridů lze podmínit přísadou hliníku, křemíku, ceru, kovů vzácných zemin, titanu, tantalu, zirkonu a uranu. Ve slitině přítomné nitridy se ve styku s ocelí jednak rozkládají působením kyslíku na oxidy a na dusík metalurgicky velmi dobře využitelný k mikrolegování, nebo spolu s nitridem vanadu ovlivňující mechanické vlastnosti hotové oceli.The basis for the preparation of the alloy is a melt of vanadium, iron and other metal elements. Since the thermodynamic stability of vanadium nitride is low at high temperatures, e.g. above 1700 ° C, and also for economic reasons, it is advisable to reduce the melting point, increasing the solubility of nitrogen in the melt to form stable nitrides can be conditioned by aluminum, silicon, cerium, rare earths, titanium, tantalum, zirconium and uranium. The nitrides present in the alloy are decomposed in contact with steel on the one hand by the action of oxygen on oxides and nitrogen which are very easily metallurgically usable for microalloying, or together with vanadium nitride affecting the mechanical properties of the finished steel.

S výhodou lze provádět tavení a nadusiěov i:ií v běžných tavících agregátech, napři3 klad indukčních, odporových, obloukových, v dusíkaté atmosféře nebo ještě lépe s dmýcháním dusíku na nebo pod hladinu taveniny. Jako nejúspěšnější řešení bylo vyzkoušeno tavení a nadusičování pomocí dusíkaté plazmy ve složení dusík-interní plyn, kterým může být například argon, helium a další. Ionizovaný plazmatický dusík velmi intenzivně proniká do taveniny a proces nadusičeni je velmi účinný.Advantageously, the melting and suppression can be carried out in conventional melting aggregates, for example induction, resistive, arc, nitrogen atmosphere or even more preferably with blowing nitrogen to or below the melt level. The most successful solution was to smelting and purging with nitrogen-internal gas, which can be argon, helium and others. Ionized plasma nitrogen penetrates very intensively into the melt and the suppression process is very effective.

Při tavení běžného ferovanadu s obsahem 80 % hmotnostních vanadu v plazmové peci v dusíkaté plazmě byla vyrobena slitina s obsahem 5 sž 6 % hmotnostních dusíku a při tavení slitiny silikovanad s obsahem 8 % hmotnostních křemíku a 85 % hmotnostních vanadu, přičemž zbytek tvořilo železo, byla získána slitina s obsahem 6 až 8 & hmotnostních dusíku. Takto vyrobená slitina obsahovala především vázaný na vanad, byla déle homogenní, kompaktní a její technicko-metalurgické parametry umožnily dokonalé využití legujících prvků.When melting conventional ferrovanadium containing 80% by weight vanadium in a plasma furnace in nitrogen plasma, an alloy containing 5-6% by weight of nitrogen was produced, and melting a silicovanadium alloy containing 8% by weight of silicon and 85% by weight of vanadium, the remainder being iron. an alloy containing 6-8% by weight of nitrogen was obtained. The alloy produced in this way contained mainly bound to vanadium, was longer homogeneous, compact and its technical-metallurgical parameters enabled perfect utilization of alloying elements.

Tavením slitiny s obsahem 10 % hmotnostních vanadu, 10 % hmotnostních křemíku, zbytek železo, v indukční peci v dusíkaté atmosféře byl vyroben hov s obsahem 1,4 % hmotnostních dusíku.By melting an alloy containing 10% by weight of vanadium, 10% by weight of silicon, the remainder iron, in an induction furnace under nitrogen atmosphere, a bovine containing 1.4% by weight of nitrogen was produced.

Tavením slitiny s obsahem 8 hmotnostních % křemíku, 73 % hmotnostních vanadu, zbytek železo, v argon-dusikové plazmě byl vyroben kov s obsahem 8 % hmotnostních dusíku.By melting an alloy containing 8% by weight silicon, 73% by weight vanadium, the remainder iron, in argon-nitrogen plasma, a metal containing 8% by weight nitrogen was produced.

Tavením slitiny s obsahem 50 % hmotnostních vanadu, 25 % hmotnostních hliníku, % hmotnostních křemíku, zbytek železo, v argon-dusíkové plazmě byl vyroben kov s obsahem 7 až 8 % hmotnostních důsíku.By melting an alloy containing 50 wt.% Vanadium, 25 wt.% Aluminum, wt.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method for producing an alloy for microalloying steel with vanadium and nitrogen in a pumped atmosphere, characterized in that the alloy is treated with a plasma containing ionized nitrogen, a nitrogen atmosphere, or blowing nitrogen into the alloy, the melt containing from 3 to 85 wt. % of vanadium is added aluminum from 1 to 80% by weight, silicon from 1 to 85% by weight, manganese, di to 30% by weight, iron from 0 to 80% by weight, either alone) or in combination with each other.

2. Process according to claim 1, characterized in that from 0 to 30% cerium ceramics, optionally alkaline earths and rare earth metals, titanium from 0 to 30%, aiiconium from 0 to 30% by weight, tantalum from 0 to 30 are added to the melt. % by weight of uranium from 0 to 30% by weight.