[科普中国]-钒氮合金

钒氮合金是一种新型合金添加剂，可以替代钒铁用于微合金化钢的生产。氮化钒添加于钢中能提高钢的强度、韧性、延展性及抗热疲劳性等综合机械性能，并使钢具有良好的可焊性。在达到相同强度下，添加氮化钒节约钒加入量30-40%，进而降低了成本。

中华人民共和国国家标准基本信息标准号 StandardNo：GB/T 20567-2006

中文标准名称StandardTitle in Chinese：钒氮合金

英文标准名称：Vanadium-nitrogen

发布日期IssuanceDate ：2006-11-01

实施日期ExecuteDate： 2007-02-01

首次发布日期FirstIssuance Date ：2006-11-01

标准状态StandardState ：现行

计划编号Plan No：20031401-T-605

国际标准分类号(ICS) ：77.100

中国标准分类号(CCS) ：H42

标准类别StandardSort：产品

主管部门Governor ：中国钢铁工业协会

归口单位TechnicalCommittees ：全国钢标准化技术委员会

起草单位DraftingCommittee：攀枝花钢铁（集团）公司、攀枝花新钢钒股份有限公司、冶金工业信息标准研究院1

范围本标准规定了钒氮合金的技术要求、试验方法、检验规则以及包装、标志、储存和质量证明书。

本标准适用于炼钢、铸造等使用的钒氮合金。1

规范性引用标准下列文件中的条款通过在本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可适用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T 3650 铁合金验收、包装、储运、标志和质量证明书的一般规定

GB/T 4010 铁合金化学分析用试样的采取和制备 （GB/T 4010-1994,neq ISO 4552:1987）

GB/T 13247 铁合金产品粒度的取样和检测方法 （GB/T 13247-1991,neq ISO 4551:1987）1

钒氮合金相关介绍简介氮化钒有两种晶体结构：一是V3N，六方晶体结构，硬度极高，显微硬度约为1900HV，熔点不可测；二是VN，密度6.13.相对分子质量64.95.2面心立方晶体结构，显微硬度约为1520HV，熔点为2360度。它们都具有很高的耐磨性。

以建筑业为例，使用钒氮合金化技术生产的新三级钢筋，因其强度提高，不仅增强了建筑物的安全性、抗震性，而且还可以比使用二级钢筋节省10%～15%的钢材。仅此一项，我国每年就可少用钢筋约750万吨，相应少开采铁精矿约1240万吨，节约煤炭660万吨，节约相关辅助原料330万吨，同时大量减少了二氧化碳和二氧化硫等废气的排放，收到资源节约和环境保护的双重效益。1

钒氮合金的生产钒氮合金是由五氧化二钒、碳粉、活性剂等原材料制成的坯件，在常压、氮气氛保护下，经1500～1800℃高温状态下，反应生成钒氮合金。其关键工艺设备为连续式气氛推板高温炉，采用硅钼棒等电热元件获取热源。2

钒氮合金的应用钒氮合金可用于结构钢，工具钢，管道钢，钢筋及铸铁中。钒氮合金应用于高强度低合金钢中可同时进行有效的钒、氮微合金化，促进钢中碳、钒、氮化合物的析出，更有效的发挥沉降强化和细化晶粒作用。2

钒氮合金特点比钒铁具有更有效的强化和细化晶粒作用。

节约钒添加量，相同强度条件下钒氮合金与钒铁相比可节约20-40%钒。

钒、氮收得率稳定，减少钢的性能波动。

使用方便，损耗少。采用高强度防潮包装，可直接入炉。2

美国钒公司与中国的攀钢钒氮合金研发难度大，属冶金行业的顶级尖端技术。目前全世界只有美国VAMETCO公司和攀钢能够生产。攀钢通过科研攻关，首创比国外更先进的“非真空连续生产”技术，填补了中国钒氮合金生产领域的空白。

1998年，美国钒公司第一次来中国推销钒氮合金，在攀钢考察时强调指出“二十多年来，德国、俄罗斯、日本对钒氮合金都研究过，都声称自己研制出钒氮合金生产技术，但20多年过去了他们都没能大批量生产。钒氮合金生产里面学问大得很，只有我们才真正能商业化生产。”同时，对攀钢提出的技术合作意愿坚决拒绝并挑战“你们开发出来我买你们的”。经过多年攻关，1996年9月，攀钢开始立项《用V2O3制取碳化钒和氮化钒的研究》并通过了“九五”国家科技攻关立项审查，此后，历经数年艰苦卓绝探索，最终取得钒氮合金产业化技术成功。攀钢该项技术的成功不仅突破了美国全球独家垄断，同时工艺技术更为先进，达到国际领先水平，形成自主知识产权的专利技术。攀钢的钒氮合金产业化技术全面超过美国Vametco公司同类技术，主要表现在：一是攀钢能够在非真空而不是Vametco公司必需的高真空环境下生产，设备简单、要求更低、稳定性强、设备投入少；二是攀钢工艺能够连续性生产，降低了能耗和显著提高劳动生产率；三是攀钢工艺中，碳化及氮化反应同步进行，工艺流程简单，运行周期短。

从2002年到2004年，攀钢在3年的时间内迅速达到年产钒氮合金2000吨的生产能力。2002年6月，攀钢建设成功300t/a工业试验推板窑建成并投入运行；2003年，由于300t/a工业试验推板窑关键技术的突破，攀钢决定正式实现产业化生产，产业化项目得到国家支持，被列为国家高新技术产业化项目；2003年8月，攀钢第二、第三条300t/a产业化设备又相继建成投产，使生产能力扩大到1000t/a；2004年6月和7月，攀钢新建的3条300t/a的产业化设备分别相继投产，使攀钢的钒氮合金总生产能力达到2000t/a的规模。2

钒氮合金烧结设备热工参数：

1、 额定温度：1550℃

2、 长期使用温度：1550℃

工作参数：

1、 炉体尺寸：21000x850x200mm(L×W×H)

2、 有效高度：150mm

3、 推板尺寸：340x340x30mm(L×W×H,双板)

4、 设计产量：1.5吨/天

推进系统：

1、 全自动循环液压推进器，自动运行，双板推进

2、 循环线：单板辊道结构

3、 速度范围：400～800mm/h

4、 典型速度：635mm/h

5、 调速方式：力士乐精密调速阀

6、 额定推力：8000kgf2

本词条内容贡献者为:

耿彩芳 - 副教授 - 中国矿业大学