Для чего используется ферро ванадий?

Что такое ферро ванадий?

Феррованадий (FeV) — это железо-лигатура ванадия, используемая для введения ванадия в сталь и другие расплавы. Его производят главным образом путем алюминотермического восстановления пятиокиси ванадия вместе с железом и поставляют в виде кусков, измельченного материала или порошка, а также все чаще в виде порошковой проволоки, чтобы добавку можно было производить именно в ковше.

Коммерческие сорта содержат примерно от 40 до 80% ванадия по весу; остальное составляет железо вместе с контролируемыми уровнями углерода, кремния, алюминия, фосфора и серы, которые ограничены действующим стандартом. Поскольку ванадий является сильным карбидо- и нитридообразователем, даже небольшие добавки, обычно значительно ниже 0,1% ванадия в готовой стали, приводят к измеримому увеличению прочности и контролю микроструктуры.

Как ванадий укрепляет сталь

Усиление осадков.Во время контролируемой прокатки или нормализации ванадий соединяется с углеродом и азотом, образуя мелкие осадки карбонитрида ванадия V(C,N). Эти суб-частицы образуются в феррите и на границах зерен, блокируя движение дислокаций и повышая предел текучести, не жертвуя при этом слишком большой пластичностью или свариваемостью.

Очистка зерна и экономическая эффективность.Ванадий также улучшает размер зерен феррита. Более мелкие зерна вместе повышают прочность и ударную вязкость, поэтому микролегированные ванадием-стали достигают более высокой прочности при более низком содержании углерода, что является преимуществом для сварки и холодной штамповки. Выход высокий, окно добавления гибкое, а сплав работает с традиционными методами повторного нагрева и прокатки.

Ферро-ванадий в стали: основные области применения

Высоко-низко-легированные и конструкционные стали:Плиты, балки, трубы и секции HSLA являются наиболее распространенными одноразовыми изделиями. Микролегированные ванадием-марки достигают предела текучести, значительно превышающего предел текучести простой углеродистой стали при том же размере сечения, что позволяет использовать более легкие мосты, здания, сосуды под давлением, трубопроводы и тяжелое оборудование.

Арматурный стержень:Микролегирование ванадием-азотом — стандартный способ получения-высокопрочной арматуры, в том числе сейсмических классов. В Китае ребристые стержни HRB400 и HRB500 по стандарту GB/T 1499.2 обычно используют микролегирование V или V-N для обеспечения прочности, пластичности и изгибаемости, сохраняя при этом достаточно низкий уровень углерода для хорошей свариваемости.

Инструментальная сталь и быстрорежущая-сталь:Карбиды ванадия чрезвычайно тверды и-устойчивы к износу, поэтому инструментальные и быстрорежущие-стали сохраняют твердость режущей-кромки при повышенной температуре в режущих инструментах, штампах, пуансонах и изнашиваемых деталях.

Рельсы, колеса и износостойкая-сталь:ванадий улучшает сопротивление качению-контактной усталости и износостойкость рельсов и колес, а износостойкая- и истиранию-плита использует микролегирование V, чтобы сочетать твердость и ударную вязкость в горнодобывающем оборудовании.

Приложения за пределами стали

Титановые сплавы.Высококачественный-феррованадий, обычно с низким-примесью FeV80, используется для изготовления ванадий-алюминиевых лигатур для титановых сплавов. Самый-известный пример — Ti-6Al-4V, содержащий примерно 6 % алюминия и 4 % ванадия. Этот титановый сплав для авиационно-космической промышленности используется в корпусах планеров, деталях реактивных двигателей, медицинских имплантатах и ​​высокопроизводительных автомобильных компонентах.

Химическая промышленность и катализаторы.Пентоксид ванадия является важным промышленным катализатором, наиболее известным из которого является контактный процесс серной кислоты и системы селективного каталитического восстановления, которые удаляют оксиды азота из дымовых газов.

Хранение энергии.Проточные ванадиевые окислительно-восстановительные батареи хранят энергию в жидких электролитах, содержащих ванадий в нескольких степенях окисления, что обеспечивает длительный срок службы, глубокий разряд, пожаробезопасность-безопасность и возможность вторичной переработки электролита. Это небольшая, но быстро-растущая сфера конечного применения, и ферросанадий сам по себе не является материалом для аккумуляторов: ванадий сначала необходимо извлечь и превратить в электролит для аккумуляторов-.

Оценки, стандарты и дополнительная практика

Оценка	Номинальное содержание V	Типичная физическая форма	Типичное конечное использование
ФеВ40	около 40%	Комок, порошок	Чугун, обычная низколегированная-сталь
ФеВ50	около 50%	Кусковая, порошковая, порошковая проволока	Арматура, конструкционная сталь-средней прочности
ФеВ60	около 60%	Комок, раздавленный	HSLA пластины, профили и поковки
ФеВ80	около 78-82%	Комок, дробленый, порошок	Высококачественная-специальная сталь, титановые сплавы, лигатуры

Эти номинальные значения предназначены только для ознакомления. Точные пределы состава, максимальные значения примесей и правила отбора проб соответствуют действующему стандарту: GB/T 4139 в Китае, ASTM A102/A102M в США и ISO 5451 на международном уровне. Марка, диапазон размеров и стандарт проверки должны быть согласованы в письменной форме перед отправкой.

Феррованадий обычно добавляют во время вторичной металлургии в ковш после раскисления либо в виде кусковых добавок при перемешивании, либо через порошковую проволоку для точного восстановления. Поскольку ванадий имеет сильное сродство к кислороду, сталь необходимо сначала хорошо раскислить; восстановление обычно высокое, что делает контроль дозировки надежным.

Типичная практика состоит в том, чтобы рассчитать необходимую добавку на основе целевого анализа и массы расплава, учесть содержание ванадия в марке и ожидаемое извлечение, а затем подтвердить результат спектрометрическим анализом первого отлитого образца. Для высокотоннажной арматуры и плавок HSLA часто предпочтительнее использовать порошковую проволоку из ферроманадия, поскольку она обеспечивает стабильную производительность и скорость.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Для чего в основном используется феррованадий?
В основном в качестве микролегирующей добавки к стали, включая конструкционную сталь HSLA, арматуру, рельсы, инструментальную сталь и износостойкие -марки. Он также используется в титановых сплавах, ванадий-алюминиевых лигатурах, а также в качестве исходного материала для ванадиевых химикатов и электролита ванадиевых окислительно-восстановительных проточных батарей.

Вопрос: В чем разница между FeV50 и FeV80?
Содержание ванадия. FeV50 содержит примерно 50% ванадия и обычно используется для микролегирования арматуры и стали общего назначения. FeV80 содержит примерно 78-82% ванадия, содержит меньше железа на единицу ванадия и предпочтителен для материалов с более высокой чистотой и меньшими дозировками, таких как лигатуры титановых сплавов и специальные стали.

Вопрос: Сколько ванадия добавляется в сталь?
Для микролегированных сталей содержание ванадия в конечной стали обычно значительно ниже 0,1%, часто всего лишь несколько сотых процента. Точная цифра зависит от целевой прочности, размера сечения и маршрута обработки и должна рассчитываться для каждой марки.

Вопрос: Какие стандарты охватывают ферро-ванадий?
GB/T 4139 в Китае, ASTM A102/A102M в США и ISO 5451 на международном уровне. Они определяют классы, пределы состава, максимальные значения примесей и правила отбора проб, поэтому при размещении заказа всегда следует указывать стандарт рядом с классом.

Вопрос: Используется ли ферро-ванадий в батареях?
Не напрямую. В проточных ванадиевых окислительно-восстановительных батареях используется ванадий, растворенный в жидком электролите в нескольких степенях окисления. Ферроманадий относится к цепочке создания стоимости: ванадий извлекается и перерабатывается в ванадиевый электролит аккумуляторного-качества.

Вопрос: Как в ковш добавляется феррованадий?
Его добавляют во время вторичной металлургии после раскисления стали либо в виде кускового материала при перемешивании, либо в виде порошковой проволоки для точного восстановления. Добавку рассчитывают на основе целевого анализа и массы расплава, а затем проверяют путем анализа первого отлитого образца.