Principales aplicaciones del vanadio en acero, baterías y aeroespacial
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Dónde se consume realmente el vanadio
Entre el 80% y el 90% del vanadio producido en todo el mundo se utiliza en la fabricación de acero, principalmente como ferrovanadio o como escoria que contiene vanadio-utilizada para la aleación directa. El resto se destina a productos químicos de vanadio, principalmente pentóxido de vanadio para la producción de catalizadores y electrolitos, y aleaciones maestras para titanio y aluminio. Debido a que los niveles de adición son bajos, generalmente entre 0,02 y 0,15% V en el calor final, los compradores juzgan a un proveedor por la tasa de recuperación, la consistencia del tamaño de los grumos y los niveles de carbono y aluminio en lugar de basarse únicamente en el tonelaje.
Aceros microaleados y de alta-resistencia y baja-aleación
El vanadio tiene la ventana de procesamiento más amplia de los elementos de microaleación comunes. Se disuelve durante el recalentamiento y reprecipita como carbonitruro de vanadio durante el laminado controlado y el enfriamiento acelerado, por lo que el límite elástico aumenta sin la penalización de tenacidad que se deriva del simple aumento del carbono. Los grados estructurales como ASTM A572/A572M Grado 50, especificado con un límite elástico mínimo de 345 MPa y una resistencia a la tracción mínima de 450 MPa, y ASTM A992/A992M para formas estructurales laminadas en caliente-, con un límite elástico de 345-450 MPa y una resistencia a la tracción mínima de 450 MPa, se producen rutinariamente con nitrógeno de vanadio. adiciones en el rango de 0,04-0,12% V. Las fábricas de barras de refuerzo y mallas utilizan el mismo mecanismo para alcanzar clases de resistencia más altas manteniendo al mismo tiempo el carbono lo suficientemente bajo para la soldabilidad, y los productores de placas pesadas utilizan vanadio para mantener la resistencia después de la normalización.
Aceros para herramientas, aceros para matrices y grados-resistentes al calor
En los aceros para herramientas, el vanadio modifica el tamaño del grano de austenita durante el endurecimiento y forma carburos duros de tipo MC-que tienen resistencia al desgaste. Un grado representativo para trabajo en caliente-cubierto por ASTM A681, en la clase H13, contiene 0,32-0,45% C, 4,75-5,50% Cr, 1,10-1,75% Mo y 0,80-1,20% V. Los contenidos más altos de vanadio son normales en aceros de alta velocidad, y el elemento también mejora la dureza en caliente en Aceros resistentes a la fluencia y aceros para válvulas.
Grados de ferrovanadio y diseño de carga
El ferrovanadio se comercializa con un contenido nominal de vanadio. FeV50 y FeV80 dominan el comercio internacional y se suministran en trozos con fracciones de tamaño típicas de 10 a 50 mm o de 10 a 100 mm. La siguiente tabla resume los datos de trabajo que necesita un taller de fundición cuando escribe una orden de compra.
| Parámetro | FeV50 | FeV80 |
|---|---|---|
| Contenido nominal de vanadio | 50% V | 80% V |
| fracción de tamaño común | 10-50mm | 10-100 milímetros |
| Embalaje típico | Bidón de acero de 250 kg. | 1 t big bag o bidón |
| Aplicación habitual | Adiciones de adornos de cucharón | Aleación a granel y carga de convertidores |
| Variables clave de compra | contenido de Al, Si, C; uniformidad de los grumos | Recuperación por tonelada; contenido de multas |
Baterías de flujo redox de vanadio
El almacenamiento de energía es el segundo uso final más importante. Una batería de flujo redox de vanadio almacena energía en electrolito líquido en ambos lados de la pila, por lo que la capacidad se establece según el volumen del tanque y no según el área del electrodo. El electrolito se fabrica a partir de pentóxido de vanadio clasificado al 98 % de V2O5 como mínimo y disuelto en ácido sulfúrico; Debido a que ambas medias-celdas usan vanadio en diferentes estados de oxidación, la contaminación cruzada-no destruye el electrolito, que es la razón principal por la que la química se adapta a ciclos de trabajo de larga-duración.
Demanda aeroespacial, automotriz y de construcción
La aleación de titanio Ti-6Al-4V, designada Grado 5 según ASTM B265/B265M con una resistencia a la tracción mínima de 895 MPa y un límite elástico mínimo de 828 MPa, contiene aproximadamente un 4 % de vanadio y mantiene la demanda de vanadio por parte de los fabricantes de componentes de motores y estructuras de aviones. En los vehículos de carretera, el vanadio refuerza las piezas forjadas con microaleaciones, como las bielas y los componentes del chasis; en la construcción ofrece alta resistencia a un costo competitivo en secciones, barras de refuerzo y acero para puentes. Más allá del fortalecimiento, las adiciones de vanadio también reducen el ataque de oxidación y corrosión a temperaturas elevadas.
Preguntas frecuentes
Q:¿Cuál es la diferencia entre FeV50 y FeV80?
R: Ambos son grumos de ferrovanadio; el número es el contenido nominal de vanadio en porcentaje. El FeV80 contiene aproximadamente 1,6 veces más vanadio por tonelada de aleación, lo que reduce el coste de transporte y manipulación por unidad de vanadio, pero requiere un cálculo de carga más preciso.
Q:¿Por qué se añade vanadio al nitrógeno?
R: El nitrógeno acelera la precipitación del carbonitruro de vanadio, por lo que se alcanza la misma fuerza con una menor adición de vanadio. Las aleaciones de nitrógeno-de vanadio se utilizan comúnmente en laminadores de perfiles y barras de refuerzo donde se debe lograr resistencia sin aumentar el carbono.
Q:¿A qué números de normas estructurales debe hacer referencia una orden de compra?
R: Consulte la norma del producto de acero, por ejemplo ASTM A572/A572M o ASTM A992/A992M para el acero acabado y la especificación de ferroaleaciones para la adición. Los límites de propiedad en el pedido deben coincidir con el grado, como un rendimiento mínimo de 345 MPa para A572 Grado 50.
Q:¿El vanadio reduce la soldabilidad?
R: Las adiciones bajas de vanadio en el rango de 0,04 a 0,12 % no dañan la soldabilidad cuando se controlan el carbono y el equivalente de carbono. Los problemas de soldabilidad normalmente son causados por el carbono y por elementos residuales, no por el vanadio en sí.
Q:¿Qué tamaño de trozo se debe pedir para agregar el cucharón?
R: Los trozos de 10 a 50 mm se disuelven rápidamente en el cucharón y son la opción habitual para añadir adornos; Se prefieren trozos de 10 a 100 mm para cargas a granel donde es aceptable una disolución más lenta pero más completa en el horno.
Q:¿Cómo se mide la recuperación de vanadio?
R: La recuperación se calcula a partir del vanadio analizado en el calor final frente al vanadio cargado, y normalmente se verifica mediante una reconciliación de calor-por-calor en lugar de una sola muestra.
