中文核心期刊

SCOPUS 数据库收录期刊

中国科技核心期刊

美国《化学文摘》来源期刊

中国优秀冶金期刊

美国EBSCO数据库收录期刊

RCCSE中国核心学术期刊

美国《剑桥科学文摘》来源期刊

中国应用核心期刊(CACJ)

美国《乌利希期刊指南》收录期刊

中国学术期刊综合评价统计源刊

俄罗斯《文摘杂志》来源期刊

优秀中文科技期刊(西牛计划)

日本《科学技术文献数据库》(JST)收录刊

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

铝热还原FeV50合金杂质成分预测及控制研究

余彬 叶明峰 王宁 黄云 高雷章 尹丹凤 陈海军

余彬, 叶明峰, 王宁, 黄云, 高雷章, 尹丹凤, 陈海军. 铝热还原FeV50合金杂质成分预测及控制研究[J]. 钢铁钒钛, 2025, 46(3): 25-31. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.005
引用本文: 余彬, 叶明峰, 王宁, 黄云, 高雷章, 尹丹凤, 陈海军. 铝热还原FeV50合金杂质成分预测及控制研究[J]. 钢铁钒钛, 2025, 46(3): 25-31. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.005
YU Bin, YE Mingfeng, WANG Ning, HUANG Yun, GAO Leizhang, YIN Danfeng, CHEN Haijun. Impurities composition prediction and control of FeV50 alloy by aluminothermal reduction[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2025, 46(3): 25-31. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.005
Citation: YU Bin, YE Mingfeng, WANG Ning, HUANG Yun, GAO Leizhang, YIN Danfeng, CHEN Haijun. Impurities composition prediction and control of FeV50 alloy by aluminothermal reduction[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2025, 46(3): 25-31. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.005

铝热还原FeV50合金杂质成分预测及控制研究

doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2025.03.005
基金项目: 四川省重大科技专项(2023ZDZX0004)
详细信息
    作者简介:

    余彬,1987年出生,男,四川内江人,博士研究生,正高级工程师,长期从事钒钛产品高效制备理论、工艺及产业化应用等研究工作,E-mail:robinyjgc@sina.com

  • 中图分类号: TF044

Impurities composition prediction and control of FeV50 alloy by aluminothermal reduction

  • 摘要: 分析了铝热还原FeV50合金制备过程典型杂质元素的热力学行为及其赋存状态,考察了特定熔渣特性条件下杂质元素在熔渣和合金中的分配规律,制定了原料杂质元素的控制标准。结果表明:铝热还原体系典型杂质元素迁移及其赋存状态与熔炼阶段和熔渣特性相关。铝热还原过程中,Fe、Mn、Si、C、P、S等弱还原性杂质元素在热力学上具有被金属铝还原并进入合金相的可行性,还原后的Fe、Mn、Si元素以单质形式存在,而C、P、S则可能与合金基体元素V和Fe反应生成VC、Fe3P和FeS。铝热反应结束后,合金中非金属杂质逐渐向熔渣扩散,其扩散能力主要由熔渣特性决定。在以钒氧化物还原为主导的特定熔渣组成条件下,Si、Mn、C、P和S在合金中的平均分配系数分别为76.9%、89.7%、255.0%、87.6%和28.7%,对应满足FeV50-A标准要求的单位原料杂质控制上限分别为4.0%、1.0%、0.6%、0.13%和0.12%。
  • 图  1  铝热还原体系典型杂质元素涉及的化学反应及对应标准生成吉布斯自由能

    Figure  1.  Reactions and ΔGθ of typical impurity elements in aluminothermal reduction system

    (a) Fe、Mn; (b) Si; (c) P; (d) S

    图  2  V-Fe熔体中C、P、S的稳定赋存状态

    Figure  2.  Stable occurrence state of C, P and S in V-Fe melt

    (a) C; (b) P; (c) S

    图  3  典型杂质元素在原料和合金中的分布规律

    Figure  3.  Distribution law of typical impurities in raw material and alloy

    (a) Si; (b) Mn; (c) C; (d) P; (e) S

    图  4  FeV50合金典型杂质元素的分布

    Figure  4.  Distribution of typical impurities in FeV50

    (a) Si; (b) Mn; (c) P; (d) S

    图  5  FeV50合金和FeV80合金C含量分布

    Figure  5.  Distribution of C content in FeV50 and FeV80

    表  1  试验原料化学成分及杂质含量分布

    Table  1.   Chemical compositions and impurities content of raw materials

    原料 纯度 /% 杂质元素含量 /% 标准
    Si Mn C P S
    钒源 V2O3 60.8~64.5* 0.02~0.10 0~0.25 0~0.10 0~0.04 0~0.04 GB/T 40301–2021
    V2O5 98.0~99.2 0.02~0.15 0~0.30 0~0.05 0~0.05 0~0.04 YB/T 5304–2017
    FeV 47.6~51.8* 0.30~2.00 0~0.45 0~0.25 0~0.10 0~0.05 GB/T 4139–2012
    PD 12.3~ 16.8* 0.50~3.00 0~0.35 0~0.45 0~0.10 0~0.15 QB–2021
    EM 16.2~25.5* 0.30~2.50 0~0.15 0~0.35 0~0.15 0~0.15 QB–2021
    铁源 Fe 99.4~99.7 0~0.10 0~0.10 0~0.15 0~0.04 0~0.05 QB–2021
    BMIG 95.3~97.8 0~0.25 0~0.20 0~0.20 0~0.08 0~0.10 QB–2021
    还原剂 Al 99.0~99.5 0~0.05 0~0.05 0~0.06 0~0.05 0~0.05 QB–2021
    造渣剂 CaO 90.0~93.5 0~0.20 0~0.05 0~0.15 0~0.05 0~0.06 QB–2021
    注:*为TV
    下载: 导出CSV

    表  2  FeV50合金成分标准(GB/T 4139-2012)

    Table  2.   Composition standards of FeV50 alloy (GB/T 4139-2012)

    牌号 成分要求/%
    V C Si P S Al
    FeV50-A 48.0~55.0 ≤0.4 ≤2.0 ≤0.06 ≤0.04 ≤1.5
    FeV50-B 48.0~55.0 ≤0.6 ≤3.0 ≤0.10 ≤0.06 ≤2.5
    FeV50-C 48.0~55.0 ≤5.0 ≤3.0 ≤0.10 ≤0.06 ≤0.5
    下载: 导出CSV

    表  3  不同牌号钒铁合金冶炼原料的典型杂质的控制标准

    Table  3.   Control standards for typical impurities of raw materials in different grades of ferrovanadium alloy

    牌号原料杂质控制上限/%
    SiMnCPS
    FeV50-A4.01.00.60.130.12
    FeV50-B4.01.00.80.180.15
    分配比56.9~93.480.6~96.879.3~98.60~63.5
    下载: 导出CSV
  • [1] HUANG D X. Vanadium recovery steelmaking[M]. Beijing: Metallurgical Industry Press, 2000: 16-17 (黄道鑫. 提钒炼钢[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2000: 16-17.

    HUANG D X. Vanadium recovery steelmaking[M]. Beijing: Metallurgical Industry Press, 2000: 16-17
    [2] YANG C F, ZHANG Y Q, WANG R Z. Metallurgical principles and applications of vanadium steel[M]. Beijing: Metallurgical Industry Press, 2012: 20-25. (杨才福, 张永权, 王瑞珍. 钒钢冶金原理与应用[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2012: 20-25.

    YANG C F, ZHANG Y Q, WANG R Z. Metallurgical principles and applications of vanadium steel[M]. Beijing: Metallurgical Industry Press, 2012: 20-25.
    [3] YU B, SUN Z H, ZHOU H, et al. Theoretical application and factors influencing casting settlement of FeV50 alloy[J]. Chinese Journal of Engineering, 2017,39(12):1822-1827. (余彬, 孙朝晖, 周恒, 等. FeV50合金浇铸沉降理论的应用及其影响因素[J]. 工程科学学报, 2017,39(12):1822-1827.

    YU B, SUN Z H, ZHOU H, et al. Theoretical application and factors influencing casting settlement of FeV50 alloy[J]. Chinese Journal of Engineering, 2017, 39(12): 1822-1827.
    [4] ZHU S Y. Technical research on smelting high ferrovanadium by electroaluminothermal method[J]. Iron Steel Vanadium Titanium, 1993,14(1):37-39. (朱胜友. 电铝热法冶炼高钒铁的技术研究[J]. 钢铁钒钛, 1993,14(1):37-39.

    ZHU S Y. Technical research on smelting high ferrovanadium by electroaluminothermal method[J]. Iron Steel Vanadium Titanium, 1993, 14(1): 37-39.
    [5] YU B, YUAN T C, SHI J J, et al. Preparation of high-quality FeV50 alloy by an improved SHS-EAH multi-stage process[J]. Ceramics International, 2023,49(10):15114-15121. doi: 10.1016/j.ceramint.2023.01.094
    [6] XIAN Y. Effects of Al content on phase transformation in FeV50 alloy and its mechanism[J]. Iron Steel Vanadium Titanium, 2012,33(5):14-18. (鲜勇. Al含量对FeV50合金相变的影响及机理研究[J]. 钢铁钒钛, 2012,33(5):14-18.

    XIAN Y. Effects of Al content on phase transformation in FeV50 alloy and its mechanism[J]. Iron Steel Vanadium Titanium, 2012, 33(5): 14-18.
    [7] XIAN Y, ZHENG H X, ZHAI Q J, et al. A two-dimensional structure map for prediction of the transition-metal laves phases[J]. Computational Materials Science, 2016,125:1-7. doi: 10.1016/j.commatsci.2016.08.023
    [8] YE M F, YU B, HUANG Y, et al. Trend and control of P in FeV50 smelting process of large-scale tilting furnace[J]. Iron Steel Vanadium Titanium, 2022,43(4):36-41. (叶明峰, 余彬, 黄云, 等. P元素在倾翻炉FeV50冶炼中的走向与控制[J]. 钢铁钒钛, 2022,43(4):36-41. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.006

    YE M F, YU B, HUANG Y, et al. Trend and control of P in FeV50 smelting process of large-scale tilting furnace[J]. Iron Steel Vanadium Titanium, 2022, 43(4): 36-41. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.04.006
    [9] TANG Z X, ZHANG S C, HU J L. Aluminum and oxygen equilibrium relation and deep desulfurization in smelting cast steel[J]. Foundry Equipment and Technology, 2014,6:44-45. (唐钟雪, 张生存, 胡进林. 铸钢冶炼过程中的Al、O平衡关系及深度脱S处理[J]. 铸造设备与工艺, 2014,6:44-45.

    TANG Z X, ZHANG S C, HU J L. Aluminum and oxygen equilibrium relation and deep desulfurization in smelting cast steel[J]. Foundry Equipment and Technology, 2014, 6: 44-45.
    [10] YU B, SUN Z H, PAN C, et al. Study on carbon content control for FeV80 alloy[J]. Iron Steel Vanadium Titanium, 2017,38(5):37-41. (余彬, 孙朝晖, 潘成, 等. FeV80合金碳含量控制研究[J]. 钢铁钒钛, 2017,38(5):37-41.

    YU B, SUN Z H, PAN C, et al. Study on carbon content control for FeV80 alloy[J]. Iron Steel Vanadium Titanium, 2017, 38(5): 37-41.
  • 加载中
图(5) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  89
  • HTML全文浏览量:  33
  • PDF下载量:  18
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2024-07-08
  • 网络出版日期:  2025-06-30
  • 刊出日期:  2025-06-30

目录

    /

    返回文章
    返回