Hvad bruges Ferrovanadium til?

Ferrovanadium (FEV) er en nøglelegering i moderne metallurgi, der består af jern og vanadium, med vanadiumindholdet, der spænder fra 35% til 85%. Dette grå-sølv krystallinske faste stof behandles normalt til et fint pulver, kaldet "ferrovanadiumpulver", og bruges hovedsageligt som et tilsætningsstof til at forbedre egenskaberne ved stål og andre ferroalloys. Dets evne til at øge styrke, hårdhed og korrosionsbestandighed gør det til et uundværligt materiale i industrier, der spænder fra konstruktion til kemisk behandling. Denne artikel undersøger produktion, applikationer og økonomisk betydning af Ferrovanadium og giver et omfattende overblik over dens rolle i industrielle anvendelser.

Ferrovanadiumsammensætning og produktion

Ferrovanadium er en legering sammensat af jern og vanadium, normalt afledt af vanadium pentoxid ekstraheret fra titaniferøs magnetit eller vanadium slagge. Vanadiumindholdet afhænger af den tilsigtede anvendelse med fælles kvaliteter, der indeholder 40% til 80% vanadium. Produktionsprocessen involverer en række reduktionsmetoder, såsom:

Aluminotermisk reduktion: En meget eksoterm proces, der bruger vanadiumpentoxid, aluminiumspulver, stålskrot og kalk til at producere ferrovanadium med et lavt kulstofindhold (0,02% til 0,06% C). Denne metode er velegnet til produktion af legeringer af høj kvalitet.

Metode til reduktion af silicium: producerer ferrovanadium eller ferrosilicon vanadium legeringer, der er egnede til mindre krævende anvendelser.

Direkte legering af Vanadium-slagge: En omkostningseffektiv metode, der ikke kræver vanadiumekstraktion, men producerer legeringer af lav kvalitet indeholdende urenheder såsom kulstof, silicium, svovl, fosfor og krom.

Den resulterende legering har et smeltepunkt på ca. 1480 ° C, en fast densitet på 7,0 ton / m3 og en bulkdensitet på 3,3-3,9 ton / m3. Det behandles normalt til blokke mindre end 200 mm til industriel brug.

Anvendelser af ferrovanadium

Alsidigheden af ​​ferrovanadium stammer fra dens evne til at forbedre de mekaniske og kemiske egenskaber ved ferroalloys. Følgende er dens vigtigste applikationer, kategoriseret efter industri og funktion.

1. stålproduktion

Stålindustrien er den største forbruger af Ferrovanadium, der tegner sig for en stor del af det globale vanadiumforbrug (f.eks. 94% i USA i 2017). Ferrovanadium bruges som en generel hærder, styrker og korrosionsbeskyttelsesadditiv for en række forskellige stål, herunder:

Høj styrke Lavlegeringsstål (HSLA): Ferrovanadium forbedrer trækstyrke-til-vægtforholdet, hvilket gør HSLA-stål ideelle til konstruktion (f.eks. Broer, bygninger), bilkomponenter (f.eks. Chassis, aksler) og rør. Dens fine kornstruktur, skabt af dannelsen af ​​vanadiumcarbider (V4C3), forbedrer sejhed og modstand mod torsion.

Værktøjsstål: Bruges til at fremstille skæreværktøjer, matriser og andre dele med høj slår på grund af dets evne til at øge hårdhed og slidbestandighed. F.eks. Er Ferrovanadium vigtig for at fremstille holdbare håndværktøjer såsom skruenøgler, skruetrækkere og skraldespor.

Carbon- og legeringsstål: Forbedrer den samlede kvalitet til strukturelle og mekaniske anvendelser såsom gearkomponenter og krumtapaksler.

Jernbane og die stål: Ferrovanadium bruges til at fremstille specialiserede stål til jernbanespor og die-støbende dør, hvor holdbarhed og høj temperaturresistens er kritisk.

Når den er overtrukket med ferrovanadiumnitrid, kan slidmodstanden for stål øges med 30-50%, hvilket gør det velegnet til høje ydeevne applikationer såsom fjedre og højhastighedsværktøjer.

2. Kemisk forarbejdningsindustri

Korrosionsmodstanden for ferrovanadium gør den værdifuld i den kemiske forarbejdningsindustri, især i højtryksvæskehåndteringssystemer med høj kapacitet. Det bruges i udstyr, der håndterer korrosive stoffer, såsom:

Svovlsyreproduktion: Ferrovanadium behandlede stål modstår korrosion af svovlsyre, hvilket sikrer lang levetid for industrielle skala-systemer.

Hydrochlorsyre og alkaliske reagenser: legeringens tolerance over for disse kemikalier gør det velegnet til rør og tanke i kemiske planter.

Denne applikation er kritisk for at opretholde integriteten af ​​systemet under barske kemiske forhold.

3. specielle metallurgiske applikationer

Ferrovanadiumbruges i specifikke metallurgiske processer, herunder:

Højtemperatur temperering af hærdet stål: ferrovanadiumpulver, almindeligvis kendt som NFE-reagens, bruges i chlorid saltbade under varmebehandling. Det øger viskositeten af ​​badet, sikrer stabil dannelse af belægninger og forbedrer stålets overfladeegenskaber.

Produktion af vanadiummesterlegeringer: Ferrovanadium produceres ved termitreaktion til dannelse af masterlegeringer, som derefter bruges i legeringsprocesser til specielle anvendelser.

Ferrovanadium behandles typisk gennem en omkostningseffektiv termomekanisk proces for at producere stærkere, hårdere, mere holdbart og mere slidbestandigt stål, som er grundlaget for kritisk infrastruktur, transport, energiproduktion og tunge maskiner.