自動車およびエネルギー用途におけるフェロバナジウム: グレードと冶金学的機能

フェロバナジウムのグレードとマイクロアロイングのメカニズム

フェロバナジウム (FeV) は、五酸化バナジウムのアルミ熱還元、またはバナジウムを含むスラグの炭素熱処理によって得られるマスター合金です。{0}バルク取引では 2 つのグレードが支配的です。78-82% V を含有する FeV80 と、48-52% V を含有する FeV50 です。ISO 5451 は鉄鋼メーカーに供給されるフェロバナジウムの仕様と納入条件を設定しており、ASTM A1023/A1023M はグレード表とサンプリング要件で同じ製品ファミリーをカバーしています。バナジウムは液体鋼に完全に溶解し、冷却中にバナジウム炭窒化物 V(C,N) 粒子として析出し、オーステナイト粒界を固定して再結晶停止温度を上昇させます。制御圧延されたストリップ、プレート、および長尺製品の場合、0.02 ～ 0.15% の V の添加が一般的です。約 0.15% V を超えると、炭窒化物の粗大化が利点を相殺するため、析出強化の限界増加は平坦になります。

自動車用途: ストリップ、鍛造品、ばね

ASTM A1011/A1011M に従って製造された高強度低合金シートは、約 340 MPa から 550 MPa までの最小降伏強さのグレードをカバーします。バナジウムは、追加の熱処理なしで上限に達するために使用されるマイクロアロイオプションの 1 つです。 38MnVS6 などの微細合金鍛造鋼は、鍛造後の冷却中にバナジウムに依存して炭窒化物を形成するため、クランクシャフト、コネクティング ロッド、ステアリング ナックルの焼き入れと焼き戻しのサイクルが不要になります。{9}}{10}} EN 10089 で熱間圧延ばね鋼として標準化されている 51CrV4 系のばね鋼には、使用温度が上昇した場合の耐へたり性を向上させるために、約 0.1～0.2% の V が含まれています。- AISI H13 などの熱間加工工具では、ダイカストおよび押出ダイの焼き戻し耐性のために、約 1% の V と 5% Cr および 1.5% Mo が使用されます。

エネルギー分野: フローバッテリーの電解質と触媒

バナジウム レドックス フロー電池は、負側の V2+/V3+ と正側の VO2+/VO2+ の 2 つの液体電解質にエネルギーを蓄え、開回路セル電圧は約 1.26 V です。電解液は通常、硫酸中で総バナジウム約 1.6 M で調製され、五酸化バナジウムを溶解して還元します。硫酸バナジル、VOSO4。両方のハーフセルが同じ要素を使用しているため、相互汚染によって容量が破壊されることはありません。そのため、10,000 サイクルを超えるサイクル寿命が現実的です。-触媒側では、V2O5 ベースの接触物質が硫酸プラント内で 400 ～ 450℃で二酸化硫黄を三酸化硫黄に酸化し、V2O5-WO3/TiO2 配合物が排ガストレイン内で 300 ～ 400℃で窒素酸化物の選択的接触還元に使用されます。

検査および購入ポイントの入荷

フェロバナジウムは、10-50 mm または 10-100 mm の破砕サイズで取引され、100-250 kg、または 1- トンの大きな袋のスチールドラムに詰められます。バナジウム含有量は、ISO/IEC 17025 に準拠した実験室での過マンガン酸カリウムによる酸化還元滴定または蛍光 X- 線によって検証され、アルミニウム、シリコン、炭素、硫黄、リンが残留元素として報告されています。等級制限を超えるアルミニウムは、クリーン スチール 等級の含有量を上昇させるため、一般的な規格外品目となります。-湿気の吸収と微粉の発生が主な取り扱いリスクです。湿った材料は自由流動性を失い、表面が酸化する可能性があるため、ドラムと袋は投入ホッパーまで密閉したままにしておく必要があります。

よくある質問

Q:製鉄所はHSLAシートとしてどのフェロバナジウムグレードを選択すべきですか?
A: 電荷バランスがバナジウム濃度を高くし、バナジウム単位あたりの輸送量を低くする場合には、FeV80 が推奨されます。 FeV50 は小規模なヒートに適しており、添加量をより細かく調整できます。

Q:制御された圧延ストリップに最高の強度を与えるバナジウムの添加はどれですか?{0}}
A: ほとんどの市販の HSLA ストリップは V が 0.02% ～ 0.15% の間にあり、正確な数値は ASTM A1011/A1011M に基づく窒素含有量、冷却速度、目標降伏強度によって設定されます。

Q:フェロバナジウムは窒化バナジウムと互換性がありますか?
A: 直接ではありません。窒化バナジウムはバナジウムだけでなく窒素も添加するため、置換前に熱の窒素バランスを再計算する必要があり、バナジウムの単位あたりのコストが異なります。

Q:フローバッテリーの電解液にはどのくらいのバナジウム含有量が必要ですか?
A: 工業慣行では、硫酸中の合計バナジウムは約 1.6 M で動作します。濃度が高くなるとエネルギー密度は高まりますが、低温での析出のリスクが増加します。

Q:バナジウム分析は出荷時にどのように証明されますか?
A: 複合サンプルはドラム缶の少なくとも 10% から採取され、分割され、過マンガン酸滴定または XRF によってテストされ、証明書には記載されたテスト方法でロットごとに 1 つの結果が報告されます。