À quoi sert le ferrovanadium?

Le ferrovanadium (FEV) est un alliage clé de la métallurgie moderne, composé de fer et de vanadium, la teneur en vanadium allant de 35% à 85%. Ce solide cristallin de gris-argent est généralement transformé en une poudre fine, appelée "poudre de ferrovanadium", et est principalement utilisé comme additif pour améliorer les propriétés de l'acier et d'autres ferro-alliages. Sa capacité à augmenter la résistance, la dureté et la résistance à la corrosion en fait un matériau indispensable dans les industries allant de la construction au traitement chimique. Cet article explore la production, les applications et la signification économique du ferrovanadium et donne un aperçu complet de son rôle dans les applications industrielles.

Composition et production du ferrovanadium

Le ferrovanadium est un alliage composé de fer et de vanadium, généralement dérivé du pentoxyde de vanadium extrait de la magnétite titanifère ou du laitier de vanadium. La teneur en vanadium dépend de l'utilisation prévue, avec des notes communes contenant 40% à 80% de vanadium. Le processus de production implique une variété de méthodes de réduction, telles que:

Réduction en aluminothermique: un processus très exothermique qui utilise le pentoxyde de vanadium, la poudre d'aluminium, la ferraille en acier et la chaux pour produire du ferrovanadium avec une faible teneur en carbone (0,02% à 0,06% C). Cette méthode convient à la production d'alliages de haute qualité.

Méthode de réduction du silicium: produit un ferrovanadium de qualité moyenne ou des alliages de vanadium de ferrosilicon adaptés à des applications moins exigeantes.

Alliage direct des scories de vanadium: une méthode rentable qui ne nécessite pas d'extraction de vanadium, mais produit des alliages de faible qualité contenant des impuretés telles que le carbone, le silicium, le soufre, le phosphore et le chrome.

L'alliage résultant a un point de fusion d'environ 1480 ° C, une densité solide de 7,0 tonnes / m3 et une densité en vrac de 3,3-3,9 tonnes / m3. Il est généralement transformé en blocs de moins de 200 mm pour un usage industriel.

Applications du ferrovanadium

La polyvalence du ferrovanadium découle de sa capacité à améliorer les propriétés mécaniques et chimiques des ferro-alliages. Voici ses principales applications, classées par industrie et fonction.

1. Production d'acier

L'industrie sidérurgique est le plus grand consommateur de ferrovanadium, représentant une grande partie de la consommation mondiale de vanadium (par exemple, 94% aux États-Unis en 2017). Le ferrovanadium est utilisé comme durcisseur à usage général, le renforcement et l'additif de protection contre la corrosion pour une variété d'aciers, notamment:

Haute résistance en acier à faible alliage (HSLA): le ferrovanadium améliore le rapport résistance à la traction / poids, ce qui rend les aciers HSLA idéaux pour la construction (par exemple, ponts, bâtiments), composants automobiles (par exemple, châssis, essieux) et tuyaux. Sa structure de grains fins, créée par la formation de carbures de vanadium (V4C3), améliore la ténacité et la résistance à la torsion.

Acier à outils: Utilisé pour fabriquer des outils de coupe, des matrices et d'autres pièces à haute teneur en raison de sa capacité à augmenter la dureté et à porter une résistance. Par exemple, le ferrovanadium est essentiel pour produire des outils à main durables tels que les clés, les tournevis et les cliquettes.

ACTEUR DE CARBONE ET ALLIAGE: Améliore la qualité globale des applications structurelles et mécaniques telles que les composants d'engrenages et les vileliers.

Rail et acier: Ferrovanadium est utilisé pour fabriquer des aciers spécialisés pour les voies ferrées et les matrices de casting, où la durabilité et la résistance à haute température sont essentielles.

Lorsqu'elle est recouverte de nitrure de ferrovanadium, la résistance à l'usure de l'acier peut être augmentée de 30 à 50%, ce qui le rend adapté à des applications haute performance telles que les ressorts et les outils à grande vitesse.

2. Industrie de la transformation chimique

La résistance à la corrosion du ferrovanadium la rend précieuse dans l'industrie de la transformation chimique, en particulier dans les systèmes de manipulation des fluides à haute pression et à haut débit. Il est utilisé dans l'équipement qui gère les substances corrosives, telles que:

Production d'acide sulfurique: L'acier traité au ferrovanadium résiste à la corrosion d'acide sulfurique, assurant une longue durée de vie pour les systèmes à l'échelle industrielle.

Acide chlorhydrique et réactifs alcalins: La tolérance de l'alliage à ces produits chimiques le rend adapté aux tuyaux et aux réservoirs dans les plantes chimiques.

Cette application est essentielle pour maintenir l'intégrité du système dans des conditions chimiques difficiles.

3. Applications métallurgiques spéciales

Ferrovanadiumest utilisé dans des processus métallurgiques spécifiques, notamment:

La température à haute température de l'acier durci: la poudre de ferrovanadium, communément appelé réactif NFE, est utilisée dans les bains de sel de chlorure pendant le traitement thermique. Il augmente la viscosité du bain, assure une formation stable de revêtements et améliore les propriétés de surface de l'acier.

Production d'alliages maîtres de vanadium: le ferrovanadium est produit par la réaction thermite pour former des alliages maîtres, qui sont ensuite utilisés dans les processus d'alliage pour des applications spéciales.

Le ferrovanadium est généralement traité par un processus thermomécanique rentable pour produire un acier plus fort, plus dur, plus durable et plus résistant à l'usure, qui est la base des infrastructures critiques, du transport, de la production d'énergie et des machines lourdes.