从20世纪60年代开始发展起来的Ti、V、Nb微合金化技术，以其显著的技术经济优势在世界范围内获得了广泛应用。钒在高强低合金钢中的应用是基于生成的碳化钒或氮化钒沉淀来钉扎位错及晶界，阻碍位错和晶界迁移，提高钢的强度。钢中增氮可以强化碳氮化钒的析出，并改变钒的相间分布，充分发挥了钒的沉淀强化作用，同时氮在钢中还具有细化晶粒的作用，钒氮微合金化技术通过充分利用廉价的氮元素，优化了钒的析出，从而更好地发挥了细晶强化和沉淀强化的作用。采用钒氮微合金化，在低钒含量下获得了高强度，明显节约钒的用量，降低钢材成本。为开发高附加值HSLA钢材开辟了一条经济有效的途径。作为钒资源大国，我国的钒储量丰富，因此，综合开发和有效利用钒资源具有重要的战略意义。 本研究针对V在钢铁冶金工业中的用途，旨在开发出适宜的含V、N的微合金添加剂制备技术。针对不同低合金钢对V、N含量的不同要求，该制备技术应能有效调控添加剂制品中的V、N含量，以期在钢中加入V的同时可以引入适量的N，且产物密度适宜用作合金添加剂。 围绕钒氮微合金添加剂制备技术，对制备体系的原料选择与制备过程的热力学可控条件进行了热力学分析。分析了钒氧化物的稳定性顺序、还原剂的还原能力、不同条件下可能产物情况。利用钒-氧-碳体系优势区图分析了制备钒氮微合金添加剂的温度、压强与氧势条件。结合热力学分析，选择了V2O3、石墨、氮气为制备钒氮微合金添加剂的原料。 针对制备钒氮微合金添加剂，研究了真空碳热还原的技术路线，研究集中两项技术指标：产物密度及其影响因素；产物氮含量及其影响因素。 真空碳热还原法研究结果表明：真空过程可以制备出组成为V8C7型碳化钒，并可在合成碳化钒的基础上可以进行渗氮制备碳氮化钒。真空方法可以制备出产物氮含量为14％，产物密度在3.8～5.2g/cm3的钒氮微合金添加剂。 为优化制备工艺，对制备钒氮微合金添加剂的关键环节——氧化钒还原碳化过程动力学进行了研究，研究发现碳热还原过程的产物之一CO是气相还原剂，在单质碳存在时可以间接还原三氧化二钒为碳化钒，因CO是气体，故能有效改善反应体系的传质条件，在碳热还原过程中有其特殊作用；真空条件排出了大部分CO，实际上就弱化了传质的动力学条件，造成反应周期加长。为此，开始考虑利用CO传质作用，在N2保护下还原、同步氮化的技术路线。 常压还原氮化同步法实验结果表明，常压还原氮化同步法技术上是可行的。与真空碳热还原法相比，常压还原氮化同步法有以下优点：制备流程短、生产设备简单、能耗低、制备周期短、可以连续生产。因此比真空碳热还原法更具竞争力。 作为钢铁冶金工业使用的添加剂，钒氮微合金的密度是产物的重要性能之一。在熔融钢水中加入添加剂之后，适宜的密度可以避免高温氧化而影响其主要成分在钢中的回收率。为此，研究影响产物密度的主要因素，并分析其致密化机制。结果表明：对真空过程反应温度、反应时间、合适的烧结助剂是影响致密化的关键因素；而对常压过程温度、烧结助剂是影响产物密度的关键因素。