10.7. Технология получения феррованадия алюминотермическим способом

Алюминотермический способ плавки (табл. 10.6) позволяет получать феррованадий с низким содержанием углерода 0,02–0,06%. Шихта состоит из пентаоксида ванадия, алюминиевого порошка, стальной стружки и извести с пониженным содержанием примесей. Максимальный выход металла достигается при 30–40% извести от массы пентаоксида ванадия. Результаты улучшаются при небольших добавках оксида магния. Металл содержит 82–84% V, 1–2% Si, 0,05%P, 0,1% Ti, 1,5% Mn, 4,5% V₂O₅. Извлечение ванадия в сплав составляет 90–94%.

Таблица 10.6. Химический состав, %, феррованадия по ГОСТ 27130-86 (ISО 5451-80)

Марка	V	Mn	Si	C	Cu
		не более
ФВд75У0,1	70–80	0,4	0,8	0,10	0,1
ФВд75У0,15	70–80	0,6	1,0	0,15	0,1
Марка	As	Al	P	S	Cr
	не более
ФВд75У0,1	0,05	2,0	0,05	0,05	0,5
ФВд75У0,15	0,05	2,5	0,10	0,10	0,5

Содержание ванадия в отвальных шлаках может быть снижено при плавке с подогревом в дуговой электропечи. Процесс ведут с избытком алюминия в шихте в дуговой электропечи мощностью 350 кВ∙А без подачи электроэнергии. После окончания алюминотермического процесса включают печь. Подогревая шлак, улучшают условия восстановления ванадия и осаждения корольков металла. Шлак с содержанием ванадия 1% сливают, металл рафинируют от алюминия при помощи V₂O₅ или FeO. Шлак с высоким содержанием V₂O₅ используют в шихте следующей плавки. Извлечение ванадия при таком способе увеличивается до 95–97% при расходе электроэнергии 4,1–4,5 МВт∙ч (расход алюминия 1–1,2 кг на 1 кг ванадия). Металл содержит >80% V и 0,15% С.

10.8. Технология получения ферросиликованадия

Ферросиликованадий (табл. 10.7) получают непосредственно из конвертерного шлака в электропечи периодическим процессом путем восстановления ванадия кремнием ферросилиция с использованием в качестве флюсов извести и плавикового шпата.

Таблица 10.7. Химический состав, %, ферросиликованадия

Марка	V, не менее	Si	Ti	Mn	Cr	C	P	S
			не более
ЖВдК1	10	14	3,0	10	2,5	1,5	0,10	0,03
ЖВдК1А	10	10–20	3,0	10	4,0	1,5	0,15	0,03
ЖВдК2	8	20	5,0	15	4,0	3,0	0,20	0,08

Сплавы системы V–Mn–Fe получают для легирования конструкционных сталей (табл. 10.8).

Сплавы с 2,5% С получают силикотермическим периодическим методом, углеродистые сплавы – углеродотермическим методом. Такие сплавы целесообразно использовать для легирования конструкционных сталей ванадием и раскисления их марганцем, так как стоимость 1 т ванадия в них на 35-40% меньше его стоимости в феррованадии.

10.9. Технология получения азотированного феррованадия

Ванадий свыше 700^оС активно взаимодействует с молекулярным азотом (другими азотсодержащими веществами)

с образованием нитрида VN (78,5 V, 21,5% N) по реакции

V + N₂ = VN; ∆G = –168700 – 80,16Т, Дж/моль.

Таблица 10.8. Химический состав, %, сплавов системы V–Mn–Fe

Марка	Mn	V	C	Si	P	S
			не более
ФМнВн–1	40–50	7–10	2,5	3	0,1	0,005
ФМнВн–2	45–55	4,5–6,0	2,5	3	0,1	0,005
ФМнВн–3	60–65	3,0–4,5	2,5	3	0,1	0,005
ФМнВн–4	45–55	4,5–6,0	6,5	5	0,1	0,005
ФМнВн–5	60–65	3,0–4,5	6,5	5	0,1	0,005
ФМнВн–6	75–78	1,5–2,5	7,5	5	0,1	0,005

Температура плавления VN равна 2360^оС. Ванадиевые ферросплавы с азотом используют для производства сталей с нитридным упрочнением, благодаря выделению в процессе термической обработки нитридов (VN) или карбонитридов (V[C, N]) ванадия. Азотированные ферросплавы на основе ванадия могут быть получены различными способами: 1) твердофазным (900^оС) насыщением порошка сплава азотом (6–8% N); 2) продувкой расплава азотом (3,0–4,0% N); 3) плазменным азотированием (0,3–0,5% N); азотированию можно подвергать также и ферросиликованадий.

Присадка азотированного ванадия в стальную ванну сопровождается растворением азота, а при кристаллизации слитков и термической обработке металлопроката нитрид ванадия выделяется в виде самостоятельной фазы VN или карбонитрида V[C, N].

14