Na čo sa používa ferovanadium?

Ferovanadium (FEV) je kľúčovou zliatinou v modernej metalurgii pozostávajúcej zo železa a vanádu, pričom obsah vanád sa pohybuje od 35% do 85%. Táto kryštalická tuhá látka šedej a sv. Vďaka svojej schopnosti zvýšiť odolnosť v oblasti sily, tvrdosti a korózie z neho robí nevyhnutný materiál v odvetviach od konštrukcie po chemické spracovanie. Tento článok skúma výrobu, aplikácie a ekonomický význam ferovanadium a poskytuje komplexný prehľad o jeho úlohe v priemyselných aplikáciách.

Zloženie a výroba ferovanadium

Ferovanadium je zliatina zložená zo železa a vanádu, zvyčajne odvodená z vanadium pentoxidu extrahovaného z titanifórneho magnetitu alebo vanádovej trosky. Obsah vanádia závisí od zamýšľaného použitia, pričom bežné stupne obsahujú vanád 40% až 80%. Výrobný proces zahŕňa rôzne metódy redukcie, napríklad:

Aluminotermická redukcia: Vysoko exotermický proces, ktorý využíva pentoxid vanadium, hliníkový prášok, oceľový šrot a vápno na výrobu ferovanadium s nízkym obsahom uhlíka (0,02% až 0,06% C). Táto metóda je vhodná na výrobu vysokokvalitných zliatin.

Metóda redukcie kremíka: Vytvára stredné zliatiny ferovanadium alebo ferroSilicon vanadium vhodné pre menej náročné aplikácie.

Priame legovanie vanádovej trosky: nákladovo efektívna metóda, ktorá nevyžaduje extrakciu vanádu, ale vytvára zliatiny nízkej kvality obsahujúce nečistoty, ako je uhlík, kremík, síra, fosfor a chróm.

Výsledná zliatina má teplotu topenia asi 1480 ° C, hustotu tuhej hmoty 7,0 ton / m3 a objemovú hustotu 3,3-3,9 ton / m3. Zvyčajne sa spracováva do blokov menších ako 200 mm na priemyselné použitie.

Aplikácie fermánadia

Univerzálnosť ferovanadium pramení z jeho schopnosti zlepšiť mechanické a chemické vlastnosti ferroalloys. Nasledujú jeho hlavné aplikácie, kategorizované podľa priemyslu a funkcie.

1. Výroba ocele

Oceliarsky priemysel je najväčším spotrebiteľom ferovanadia, ktorý predstavuje veľkú časť globálnej spotreby vanád (napr. 94% v Spojených štátoch v roku 2017). Ferovanadium sa používa ako všeobecný tvrdý tvrdoker, posilňovač a prídavok na ochranu proti korózii pre rôzne ocele vrátane:

Vysoko pevná zliatinová oceľ (HSLA): Ferovanadium zlepšuje pomer pevnosti v ťahu k hmotnosti, vďaka čomu sú ocele HSLA ideálne na konštrukciu (napr. Mosty, budovy), komponenty automobilov (napr. Podvozok, nápravy) a rúrky. Jeho štruktúra jemného zŕn, vytvorená tvorbou karbidov vanád (V4C3), zlepšuje húževnatosť a odolnosť proti krúženiu.

Nástrojová oceľ: Používa sa na výrobu rezných nástrojov, matrice a iných častí s vysokým nosením kvôli svojej schopnosti zvyšovať odolnosť voči tvrdosti a opotrebeniu. Napríklad Ferovanadium je nevyhnutné na výrobu trvanlivých ručných náradia, ako sú kľúče, skrutkovače a račby.

Uhlíková a zliatinová oceľ: Zlepšuje celkovú kvalitu štrukturálnych a mechanických aplikácií, ako sú komponenty prevodových stupňov a kľukové hriadele.

Železničná a diera oceľ: Ferovanadium sa používa na výrobu špecializovaných ocelí pre železničné trate a matrice, kde sú kritické trvanlivosť a vysoký teplo.

Ak je potiahnutý nitročom ferovanadium, odpor odpore ocele sa môže zvýšiť o 30-50%, čo je vhodné pre vysokovýkonné aplikácie, ako sú pružiny a vysokorýchlostné nástroje.

2. Odvetvie chemického spracovania

Vďaka odolnosti proti korózii ferovanadium je cenným v odvetví chemického spracovania, najmä vo vysokotlakových systémoch manipulácie s tekutinou. Používa sa v zariadení, ktoré spracováva korozívne látky, napríklad:

Produkcia kyseliny sírovej: oceľ ošetrená ferovanadium odoláva korózii kyseliny kyseliny sírovej, čím zabezpečuje dlhú životnosť pre systémy priemyselného rozsahu.

Kyselina chlorovodíková a alkalické činidlá: Tolerancia zliatiny voči týmto chemikáliám je vhodná pre potrubia a nádrže v chemických rastlinách.

Táto aplikácia je rozhodujúca pre udržiavanie integrity systému za tvrdých chemických podmienok.

3. Špeciálne metalurgické aplikácie

Ferovanadiumsa používa v špecifických metalurgických procesoch vrátane:

Vysokoteplotné temperovanie tvrdeného ocele: prášok ferovanadium, bežne známy ako činidlo NFE, sa počas tepelného spracovania používa v chloridových soľných kúpeľoch. Zvyšuje viskozitu kúpeľa, zaisťuje stabilnú tvorbu povlakov a zlepšuje povrchové vlastnosti ocele.

Výroba zliatin vanádov: Ferovanadium sa vyrába termitovou reakciou na tvorbu hlavných zliatin, ktoré sa potom používajú v procesoch zliatiny pre špeciálne aplikácie.

Ferovanadium sa zvyčajne spracúva nákladovo efektívnym termomechanickým procesom na výrobu silnejších, tvrdších, odolnejších a viac odolnej voči opotrebeniu, ktorá je základom kritickej infraštruktúry, dopravy, výroby energie a ťažkých strojov.