Ferrovanadium في تطبيقات السيارات والطاقة: الدرجات والوظيفة المعدنية
ترك رسالة
درجات Ferrovanadium وآلية Microalloying
Ferrovanadium (FeV) عبارة عن سبيكة رئيسية تم الحصول عليها عن طريق الاختزال الألوميني الحراري لخامس أكسيد الفاناديوم أو عن طريق المعالجة الكربوثيرمية للخبث المحتوي على الفاناديوم-. يهيمن درجان على التجارة السائبة: FeV80، الذي يحمل 78-82% V، وFeV50، الذي يحمل 48-52% V. تحدد ISO 5451 مواصفات وشروط التسليم للفيروفاناديوم الموردة إلى صانعي الصلب، ويغطي ASTM A1023/A1023M نفس عائلة المنتجات مع جداول الدرجات ومتطلبات أخذ العينات. يذوب الفاناديوم تمامًا في الفولاذ السائل، وأثناء التبريد، يترسب على شكل جزيئات كربوناتريد الفاناديوم V(C,N) التي تثبت حدود حبيبات الأوستينيت وترفع درجة حرارة توقف إعادة البلورة. تعد الإضافات بنسبة 0.02-0.15% V نموذجية للشرائط والألواح والمنتجات الطويلة المدرفلة التي يتم التحكم فيها؛ فوق ما يقرب من 0.15٪ V، يتضاءل المكسب الهامشي في تعزيز هطول الأمطار لأن خشونة نيتريد الكربون تعوض الفائدة.
تطبيقات السيارات: الشريط والمطروقات والينابيع
تغطي صفائح السبائك-المنخفضة القوة- العالية الجودة التي تم إنتاجها وفقًا لمعيار ASTM A1011/A1011M الدرجات ذات الحد الأدنى من قوة الإنتاج من حوالي 340 ميجا باسكال إلى 550 ميجا باسكال، ويعد الفاناديوم أحد خيارات السبائك الدقيقة المستخدمة للوصول إلى الطرف العلوي بدون معالجة حرارية إضافية. يعتمد الفولاذ المصبوب بسبائك دقيقة مثل 38MnVS6 على الفاناديوم لتكوين نيتريدات الكربون أثناء التبريد بعد التشكيل، مما يلغي الحاجة إلى دورات الإخماد-والتلطيف على أعمدة الكرنك وقضبان التوصيل ومفاصل التوجيه. يحمل الفولاذ الزنبركي في عائلة 51CrV4، والذي تم توحيد معاييره بموجب EN 10089 للفولاذ الزنبركي المدرفل على الساخن، ما يقرب من 0.1-0.2% V لتحسين مقاومة الترهل عند درجة حرارة الخدمة المرتفعة. تستخدم أدوات العمل على الساخن مثل AISI H13 حوالي 1% V مع 5% Cr و1.5% Mo لتلطيف المقاومة في قوالب الصب والبثق.
قطاع الطاقة: بطاريات التدفق الكهربائي والمحفزات
تقوم بطارية تدفق الأكسدة والاختزال الفاناديوم بتخزين الطاقة في اثنين من الإلكتروليتات السائلة: V2+/V3+ على الجانب السالب وVO2+/VO2+ على الجانب الموجب، مع جهد خلية دائرة مفتوحة - يقترب من 1.26 فولت. يتم تحضير الإلكتروليتات عادةً عند إجمالي 1.6 ميجا من الفاناديوم في حمض الكبريتيك، بدءًا من خامس أكسيد الفاناديوم الذي يتم إذابته واختزاله إلى فاناديل. كبريتات، VOSO4. نظرًا لأن نصفي الخلايا-يستخدمان نفس العنصر، فإن التلوث المتبادل-لا يؤدي إلى تدمير القدرة، ولهذا السبب تعد دورة الحياة التي تتجاوز 10000 دورة أمرًا واقعيًا. على جانب المحفز، تعمل كتل التلامس المعتمدة على V2O5 على أكسدة ثاني أكسيد الكبريت إلى ثالث أكسيد الكبريت عند 400-450 درجة مئوية في مصانع حمض الكبريتيك، وتستخدم تركيبات V2O5-WO3/TiO2 للاختزال التحفيزي الانتقائي لأكاسيد النيتروجين عند 300-400 درجة مئوية في قطارات غاز المداخن.
نقاط التفتيش والشراء الواردة
يتم تداول الفيروفاناديوم بأحجام مسحوقة تبلغ 10-50 ملم أو 10-100 ملم ومعبأة في براميل فولاذية سعة 100-250 كجم أو أكياس كبيرة يبلغ وزنها طنًا واحدًا. يتم التحقق من محتوى الفاناديوم عن طريق معايرة الأكسدة والاختزال مع برمنجنات البوتاسيوم أو عن طريق مضان الأشعة السينية في معمل يعمل وفقًا للمعيار ISO/IEC 17025، مع الإبلاغ عن الألومنيوم والسيليكون والكربون والكبريت والفوسفور كعناصر متبقية. يعتبر الألومنيوم الذي يتجاوز الحد المسموح به من العناصر غير{12}}الشائعة في المواصفات لأنه يرفع مستويات التضمين في درجات الفولاذ النظيف. يعد التقاط الرطوبة وتوليد الدقائق من مخاطر المعالجة الرئيسية: يمكن أن تفقد المواد الرطبة خاصية التدفق الحر وتتأكسد على السطح، لذلك يجب أن تظل البراميل والأكياس مغلقة حتى يصل قادوس الشحن.
| ملكية | FeV80 (نموذجي) | FeV50 (نموذجي) | ملاحظة |
|---|---|---|---|
| الفاناديوم | 78-82% | 48-52% | أساس الدرجة للتسعير |
| الألومنيوم | 1.5-2.5% | 1.5-3.0% | التحكم في الفولاذ النظيف |
| نطاق الحجم | 10-50 ملم | 10-100 ملم | سحق وفحص |
| التعبئة | براميل 100-250 كجم | 1 طن أكياس كبيرة | مختومة ومحمية من الرطوبة |
الأسئلة المتداولة
Q:ما هي درجة الفيروفاناديوم التي يجب على مصنع الصلب اختيارها لصفائح HSLA؟
ج: يُفضل FeV80 حيث يفضل رصيد الشحن تركيزًا عاليًا من الفاناديوم وشحنًا أقل لكل وحدة من الفاناديوم؛ يناسب FeV50 درجات الحرارة الأصغر ويسمح بتشذيب الإضافة بشكل أفضل.
Q:ما هي إضافة الفاناديوم التي تمنح أفضل قوة للشريط المدلفن-المتحكم فيه؟
ج: تقع معظم شرائح HSLA التجارية بين 0.02% و0.15% V، مع تحديد الرقم الدقيق بواسطة محتوى النيتروجين ومعدل التبريد وقوة الخضوع المستهدفة بموجب ASTM A1011/A1011M.
Q:هل الفيروفاناديوم قابل للتبديل مع نيتريد الفاناديوم؟
ج: ليس بشكل مباشر. يضيف نيتريد الفاناديوم النيتروجين وكذلك الفاناديوم، لذلك يجب إعادة حساب توازن النيتروجين في الحرارة قبل الاستبدال، وتختلف تكلفة وحدة الفاناديوم.
Q:ما هو محتوى الفاناديوم الذي يحتاجه المنحل بالكهرباء في بطارية التدفق؟
ج: تعمل الممارسة الصناعية عند حوالي 1.6 مليون من الفاناديوم الإجمالي في حامض الكبريتيك؛ يؤدي التركيز العالي إلى زيادة كثافة الطاقة ولكنه يزيد من خطر هطول الأمطار عند درجات الحرارة المنخفضة.
Q:كيف يتم اعتماد فحص الفاناديوم عند الشحن؟
ج: يتم سحب العينات المركبة من 10% على الأقل من البراميل، ويتم تقسيمها واختبارها بواسطة معايرة البرمنجنات أو XRF، وتفيد الشهادة بنتيجة واحدة لكل دفعة مع طريقة الاختبار المذكورة.
