Wofür wird Ferrovanadium verwendet?

Ferrovanadium (FEV) ist eine wichtige Legierung in der modernen Metallurgie, bestehend aus Eisen und Vanadium, wobei der Vanadiumgehalt zwischen 35% und 85% liegt. Dieser grau-silverkristalline Feststoff wird normalerweise zu einem feinen Pulver verarbeitet, das als "Ferrovanadiumpulver" bezeichnet wird, und wird hauptsächlich als Additiv verwendet, um die Eigenschaften von Stahl und anderen Ferroalloys zu verbessern. Seine Fähigkeit, Festigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen, macht es zu einem unverzichtbaren Material in Branchen, die von der Konstruktion bis zur chemischen Verarbeitung reichen. Dieser Artikel untersucht die Produktion, Anwendungen und wirtschaftliche Bedeutung von Ferrovanadium und bietet einen umfassenden Überblick über seine Rolle in industriellen Anwendungen.

Ferrovanadiumzusammensetzung und Produktion

Ferrovanadium ist eine Legierung aus Eisen und Vanadium, die normalerweise aus Vanadium -Pentoxid stammt, die aus Titanifer -Magnetit- oder Vanadiumschlacke extrahiert wird. Der Vanadiumgehalt hängt von der beabsichtigten Verwendung ab, wobei gemeinsame Noten 40% bis 80% Vanadium enthalten. Der Produktionsprozess umfasst eine Vielzahl von Reduktionsmethoden wie:

Aluminotherme Reduktion: Ein stark exothermes Verfahren, bei dem Vanadium -Pentoxid, Aluminiumpulver, Stahlschrott und Kalk verwendet werden, um Ferrovanadium mit geringem Kohlenstoffgehalt zu produzieren (0,02% bis 0,06% C). Diese Methode eignet sich für die Herstellung hochwertiger Legierungen.

Siliziumreduktionsmethode: Erzeugt mittelgroße Ferrovanadium- oder Fersilicon-Vanadium-Legierungen, die für weniger anspruchsvolle Anwendungen geeignet sind.

Direkte Legierung der Vanadiumschlacke: Eine kostengünstige Methode, für die keine Vanadium-Extraktion erforderlich ist, sondern minderwertige Legierungen erzeugt, die Verunreinigungen wie Kohlenstoff, Silizium, Schwefel, Phosphor und Chrom enthalten.

Die resultierende Legierung hat einen Schmelzpunkt von etwa 1480 ° C, eine feste Dichte von 7,0 Tonnen / M3 und eine Schüttdichte von 3,3-3,9 Tonnen / M3. Es wird normalerweise in Blöcken weniger als 200 mm für den industriellen Gebrauch verarbeitet.

Anwendungen von Ferrovanadium

Die Vielseitigkeit von Ferrovanadium beruht auf der Fähigkeit, die mechanischen und chemischen Eigenschaften von Ferroalloys zu verbessern. Im Folgenden sind die wichtigsten Anwendungen nach Industrie und Funktion kategorisiert.

1. Stahlproduktion

Die Stahlindustrie ist der größte Verbraucher von Ferrovanadium und berücksichtigt einen großen Teil des globalen Vanadiumverbrauchs (z. B. 94% in den USA im Jahr 2017). Ferrovanadium wird für eine Vielzahl von Stählen als Härtung, Stärkener und Korrosionsschutz verwendet, darunter:

Hochfestige Legierungsstahl (HSLA): Ferrovanadium verbessert das Verhältnis von Zugfestigkeit zu Gewicht und macht HSLA-Stähle ideal für den Bau (z. B. Brücken, Gebäude), Automobilkomponenten (z. B. Chassis, Achsen) und Rohre. Die feine Getreidestruktur, die durch die Bildung von Vanadiumcarbiden (V4C3) erzeugt wird, verbessert die Zähigkeit und den Widerstand gegen Torsion.

Werkzeugstahl: Wird verwendet, um Schneidwerkzeuge, Sterben und andere hochkarätige Teile zu erstellen, da sie die Härte und den Verschleißfestigkeit erhöhen können. Zum Beispiel ist Ferrovanadium für die Herstellung von langlebigen Handwerkzeugen wie Schraubenschlüssel, Schraubendreher und Ratschen unerlässlich.

Kohlenstoff- und Legierungsstahl: Verbessert die Gesamtqualität für strukturelle und mechanische Anwendungen wie Getriebekomponenten und Kurbelwellen.

Schienen- und Stahl: Ferrovanadium wird verwendet, um spezialisierte Stähle für Eisenbahnschienen und Stanzteile herzustellen, bei denen Haltbarkeit und Hochtemperaturwiderstand von entscheidender Bedeutung sind.

Wenn Sie mit Ferrovanadiumnitrid beschichtet sind, kann die Verschleißfestigkeit von Stahl um 30-50%erhöht werden, wodurch sie für Hochleistungsanwendungen wie Federn und Hochgeschwindigkeitswerkzeuge geeignet ist.

2. Branche Chemische Verarbeitung

Die Korrosionsresistenz von Ferrovanadium macht es in der chemischen Verarbeitungsindustrie, insbesondere in Hochdruck-Flüssigkeitsabwicklungssystemen mit hohem Durchsatz, wertvoll. Es wird in Geräten verwendet, die korrosive Substanzen behandeln, wie z. B.:

Schwefelsäureproduktion: Ferrovanadium behandelter Stahl widersetzt sich Schwefelsäurekorrosion und sorgt für eine lange Lebensdauer von Systemen im industriellen Maßstab.

Salzsäure und alkalische Reagenzien: Die Toleranz der Legierungen gegenüber diesen Chemikalien macht sie für Rohre und Tanks in Chemikalienpflanzen geeignet.

Diese Anwendung ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Integrität des Systems unter harten chemischen Bedingungen.

3.. Spezielle metallurgische Anwendungen

Ferrovanadiumwird in bestimmten metallurgischen Prozessen verwendet, darunter:

Hochtemperaturtemperatur von gehärtetem Stahl: Ferrovanadiumpulver, allgemein als NFE-Reagenz bezeichnet, wird während der Wärmebehandlung in Chloridsalzbädern verwendet. Es erhöht die Viskosität des Bades, sorgt für eine stabile Bildung von Beschichtungen und verbessert die Oberflächeneigenschaften des Stahls.

Produktion von Vanadium -Master -Legierungen: Ferrovanadium wird durch Thermite -Reaktion zur Bildung von Master -Legierungen erzeugt, die dann in Legierungsprozessen für spezielle Anwendungen verwendet werden.

Ferrovanadium wird typischerweise durch einen kostengünstigen thermomechanischen Prozess verarbeitet, um stärkere, härtere, haltbarere und kräftigere Stahl zu erzeugen, was die Grundlage für kritische Infrastruktur, Transport, Energieerzeugung und schwere Maschinen darstellt.