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钒氮合金作为一种高效利用氮促进钒细化晶粒和析出强化作用的合金,在微合金钢和合金钢生产中应用广泛。钒氮合金的生产多采用V2O5或V2O3为原料。现行的钒渣钠化焙烧提钒工艺导致钒氧化物产品中不可避免地存在一定量的碱金属钠、钾化合物,对钒氮合金合成过程有一定负面影响。某企业以V2O3为原料,采用推板窑法生产钒氮合金过程中存在碱金属挥发沉积物侵蚀炉膛顶部耐火材料的现象,严重时多次发生堵塞炉膛、卡料罐的问题,严重影响生产顺行。基于此,本文针对钠、钾碱金属在钒氮合金合成过程中的物质流特点及钠、钾碱金属对不同种类耐火材料的侵蚀机理开展相关研究,为优化工艺操作和推板窑内衬耐火材料选型提供参考。采用FactSage软件计算了钒氮合金合成过程中含钒物相的演变规律。结合实验发现,V2O3的碳化反应和氮化反应同步进行,中间不产生碳化钒产物。氮气气氛能降低碳化反应的开始温度。温度超过1180oC,部分VN会转变为V10C8,C含量不足时会形成中间产物VCxOy。钠、钾碱金属参与化学反应的主要温度区间为6501240oC。高温下钠、钾碱金属会以Na、K蒸汽形式逸出,但很快会被其他气体氧化。碱金属钠、钾排出烟道口时主要存在的形式有Na2CO3、Na2S、Na2SO4、K2CO3、K2S、K2SO4。钠、钾碱金属的主要挥发逸出温度区间为6701220oC。挥发率随温度的升高而升高。670oC时,钠、钾的挥发率均低于7%。970oC时钠、钾挥发率分别可达37%和39%;1170oC时钠、钾挥发率分别可达79%和78%。1510oC时,钠、钾碱金属挥发率约为80%。氧化镁砖的抗碱侵蚀能力比SiC-Si3N4复合砖更好。钠、钾碱金属侵蚀SiC-Si3N4复合砖时,Na2CO3表现更活跃;而侵蚀氧化镁砖时,K2CO3表现更活跃。侵蚀氧化镁砖16h,氧化镁砖表层轻微粉化,但整体结构完整。侵蚀SiC-Si3N4复合砖1h,复合砖出现明显脱落现象,且碱金属迁移到试样内部;侵蚀3h,SiC-Si3N4复合砖出现明显变形。碱金属先通过毛细作用渗入耐火材料内部再与基体材料反应。碱金属钠、钾与SiC-Si3N4复合砖基体材料反应的先后顺序为:Si3N4>SiC>SiO2。碱金属钠、钾侵蚀氧化镁砖时仅与其基体材料SiO2反应。