描述
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简介
钒铁是一种铁合金，它的主要成分为钒和铁，还含有硫、磷、硅、铝等杂质。钒铁用碳在电炉中还原五氧化二钒得到，也可通过电炉硅热法还原五氧化二钒得到。广泛用作冶炼含钒合金钢 和合金铸铁的元素加入剂，近年来又用来制造永久磁铁。
用途
主要用于冶炼合金钢。世界上消耗的钒约90%用于钢铁工业。钒在普通低合金钢中主要是细化晶粒，增加钢的强度并抑制其时效作用；在合金结构钢中是细化晶粒，增加钢的强度和韧性；在弹簧钢中与铬或锰配合使用，增加钢的弹性极限，并改善其质量；在工具钢中主要细化钢的组织和晶粒，增加钢的回火稳定性，增强其二次硬化作用，提高其耐磨性，延长工具的使用寿命；在耐热钢和抗氢钢中，钒也起有益的作用；铸铁中加入的钒，由于形成碳化物而促进珠光体形成，使渗碳体稳定，石墨颗粒的形状细而均匀，细化基体的晶粒，因而使铸件的硬度、抗拉强度和耐磨强度提高。
生产方法
铝热法
最早生产钒铁的方法且至今仍在使用。铝是最强的还原剂。用铝还原五氧化二钒产生的热量相当大（4577kJ/kg混合料），不但能完成铝热法冶炼工艺，而且还要添加回炉钒铁碎屑来降低反应温度；加入石灰、镁砂、萤石降低炉渣粘度；调整铝粒与五氧化二钒熔片粒度来降低反应速度，减少喷溅损失，提高钒的收得率。冶炼用镁质炉衬，或用钒铁炉渣打结的圆形反应炉筒。采用下部点火法冶炼。要求五氧化二钒熔片含V2O5≥98%。块度<20mm×20mm，片厚3～5mm。铝为含Al>98%，粒度<3mm的铝粒和3～10mm的铝泡。钢屑为普碳钢车屑，卷长<15mm。冶炼反应完成后，自然冷却16～24h。拔去炉筒，取出钒铁锭，进行清理、包装。冶炼得到的钒铁成分为： V75%～ 80%，Al1%～4%，Si1.0%～1.5%，CO.13%～0.2%，S≤0.05%，P≤0.075%。炉渣成分含V2O55%～6%，Al2O3约85%（CaO+MgO）约10%。生产1t80%V的钒铁消耗：氧化钒熔片（V2O598%）1500～1600kg，铝（Al98%）810～860kg。钒的冶炼回收率为90%～95%。为了降低炉渣中的钒含量，在反应终了后立即通电加热炉渣，使悬浮在炉渣中的金属粒下沉，和炉渣中的钒氧化物和残余铝继续反应，提高钒的回收率。
电硅热法
用75%硅铁和铝作还原剂。在改进的三相碱性电弧炉中生产含V40%～60%的钒铁。电弧炉的变压器容量为1800kVA，工作电压为127/220V，额定电流为4750A。石墨电极直径为200mm。用镁砖作炉衬。炉盖用铬镁砖砌成。使用的原料有：五氧化二钒熔片（V2O5≥98%，Si≤0.25%，Fe≤0.30%，P≤0.05%，S≤0.03%，As≤0.02%，Na2O+K2O≤1.5%，片厚约8.0mm，块度≤200mm×200mm）；硅铁（75%硅铁，块度≤30mm）；铝块（将铝锭机械加工成≤20mm）；石灰（CaO≥85%，P≤0.015%，块度30～50mm）和普碳钢的废钢或钢屑。硅还原钒氧化物的反应见图3。反应产生SiO2。而低价钒氧化物为碱性化合物，对钒的还原产生不利的影响。为此需要加入石灰以提高炉渣的碱度，促进钒氧化物的还原。
