專利名稱：采用氧化鉬冶煉含鉬合金鋼的方法

　　技術領域：

　　本發(fā)明屬于冶金煉鋼方法領域。特別適用于采用氧化鉬直接合金化冶煉含鉬合金鋼的方法。

　　采用氧化鉬代替鉬鐵冶煉含鉬合金鋼工藝能降冶煉成本，已取得了一定的成效。但是在目前使用過程中感覺到，采用氧化鉬代替鉬鐵冶煉含鉬合金鋼生產(chǎn)工藝中，氧化鉬的還原反應速度較慢，廢鋼熔清時仍有一定量鉬沒有被還原，使冶煉的時間增長。另外的不足之處還有在冶煉時，由于碳氧的激烈反應，容易使渣出現(xiàn)大沸騰現(xiàn)象。如采用硅鐵做還原劑，氧化鉬的加入量較大時，在冶煉過程中，渣量增加很多，影響操作。因此通過實踐得到，采用現(xiàn)有技術對氧化鉬直接合金化冶煉含鉬合金鋼，一般只能冶煉低鉬鋼，氧化鉬的加入量一般僅使鋼中的增鉬量在2％以下，而鉬的收得率也只有90％左右。

　　本發(fā)明的目的是提出一種氧化鉬還原快、收得率高、成本低、綜合性能好的氧化鉬冶煉鉬合金鋼的方法。

　　根據(jù)本發(fā)明的目的，我們所提出的采用氧化鉬直接合金化冶煉含鉬合金鋼的方法，其特征是將氧化鉬與還原劑均破碎成粒度為≤5mm的顆粒后再進行混合料和裝爐，混合料是將還原劑與氧化鉬按重量比為0.15-0.40∶1配料混勻后，再將已配好的混合料與廢鋼原料裝入爐內溫度≥600℃的電弧爐中進行冶煉。在本發(fā)明冶煉方法中的其他特征還有上述還原劑是指碳和碳化硅中的任意一種或兩種之和。裝爐是將氧化鉬與還原劑的混合料填裝在電弧爐內底部后再裝廢鋼原料。

　　本發(fā)明冶煉方法的工作原理是與原料裝爐時的爐內溫度，混合料的配比與粒度以及它們之間的化學反應有關。在本發(fā)明方法中，氧化鉬的主要成份為MoO3，在冶煉過程中，氧化鉬可與碳，碳化硅等物質發(fā)生化學反應后生成鉬再進入鋼液中，其反應有

　　根據(jù)熱力學計算表明，碳、碳化硅等在500℃以上就有可能與MoO3發(fā)生化學反應。但是化學反應不僅僅取決于熱力學，更重要的是與反應動力學有關。MoO3的還原速度首先與還原劑種類有關，其次取決于反應面積。反應面積越大，則反應速度越快。氧化鉬的還原過程又可分為低溫下固態(tài)MoO3與固態(tài)還原劑的還原反應，高溫下爐渣中MoO3與鋼液之間的還原作用。當氧化鉬的塊度較大時，低溫下的化學反應由于接觸面積太小而體現(xiàn)不出來，因此反應將以高溫還原為主，也就是反應進行的較晚。如果氧化鉬的粒度較小，將它與還原劑混合，就會大大提高反應面積，從而使MoO3在較低溫度下反應，即可實現(xiàn)在冶煉早期完成還原反應。氧化鉬在冶煉早期還原與在冶煉后期還原相比，能降低爐渣沸騰強度、縮短冶煉時間和提高鉬的收得率。

　　采用本發(fā)明冶煉方法可以實現(xiàn)在電弧爐冶煉前期就能快速還原氧化鉬，在廢鋼熔清前氧化鉬的還原過程就可結束。通過試驗證明，當溫度高于600℃時，氧化鉬就可以與還原劑發(fā)生還原反應，當溫度升至1400℃時就可完成氧化鉬的還原過程，還原時間約為17分鐘。試驗結果見附圖

　　，該附圖為氧化鉬還原率與時間、溫度的關系表示圖。在附圖中，1為溫度曲線，2為還原率曲線。

　　采用本發(fā)明氧化鉬混合料直接合金化冶煉含鉬合金鋼的方法與現(xiàn)有技術相比較具有以下特點(1)、低溫快速還原技術加快了氧化鉬還原過程，不使冶煉時間增長，能適應超高功率電弧爐煉鋼工藝。

　　(2)、由于冶煉早期就能釋入還原反應產(chǎn)生的大量氣體，因此冶煉過程中出現(xiàn)大沸騰現(xiàn)象的可能性大大降低，從而提高了冶煉工藝的安全性。

　　(3)、本工藝采用碳粉或碳化硅作還原劑，因此冶煉過程渣量較少，降低冶煉過程的工人勞動強度。

　　(4)、利用上一爐電爐余熱和電弧爐通電前期的熱量損失作為氧化鉬還原過程的能源，因此冶煉過程電耗不明顯增加。

　　(5)、本發(fā)明不僅可用于高鉬合金鋼(如高速鋼)，對冶煉低鉬合金鋼也將適用。

　　實施例1不同工藝的對比實驗，對比實驗是在碳管爐中進行的采用碳粉還原氧化鉬實驗，設定鋼中鉬含量為5％，方案1是采用本發(fā)明的低溫快速還原技術冶煉(將碳粉與氧化鉬混勻后加入)。方案2是采用現(xiàn)有技術的不是低溫還原技術冶煉方法(將氧化鉬與碳粉分別加入)。實驗是在同等條件下所測的氧化鉬還原率，通過實驗得出，采用方案1本發(fā)明低溫還原技術在碳管爐中，雖然改變設定的氧化鉬加入量分別使用鋼中的鉬含量為2％和5％，但每項鉬的收得率均超過98％，在冶煉過程中未出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象。而且本發(fā)明方法也適用碳化硅作為還原劑的實驗，其結果相同。對比實驗方案2，當不采用低溫快速還原技術在冶煉過程中，發(fā)生大沸騰現(xiàn)象，泡沫渣密度為0.157g/cm3，而且氧化鉬的收得率也較低。

　　實施例2在裝入量為20噸的電弧爐(變壓器額定功率5,500kV.A)上進行用氧化鉬冶煉高速鋼工業(yè)實驗，分別采用本發(fā)明方法(方案1)、不采用低溫快速還原技術(方案2)兩種方案冶煉W6Mo5Cr4V高速鋼實驗。并進行了用鉬鐵冶煉W6Mo5Cr4V鋼的對比實驗(方案3)。方案1共進行了4爐試驗，方案2進行了1爐試驗，而方案3用鉬鐵冶煉高速鋼則屬于傳統(tǒng)工藝試驗。方案1將氧化鉬塊與碳同時破碎成粒度在5mm以內的氧化鉬細顆粒，與氧化鉬的重量比例見表。方案2則用氧化鉬塊(塊度大于100mm)，碳粉與氧化鉬的重量比也見表，方案1和方案2均在上一爐出鋼完畢且補爐后加入電弧爐爐底，電弧爐爐膛溫度在630℃-870℃。方案1氧化鉬和還原劑混合后加入爐底，而方案2氧化鉬加入爐底，碳粉放在它上方。實驗結果如表所示，該表為采用本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術方法實施例的對比表，在該表中所列的試驗爐號1、2、3、4為方案1本發(fā)明方法的實施例，試驗爐號5為方案2現(xiàn)有技術的實施例，試驗爐號6為方案3現(xiàn)有技術的實施例。在表中所列還原劑，除試驗爐號2為碳化硅，和試驗爐號4為各50％的碳化硅+碳粉外，其余均為碳粉。表中后幾項指標以方案3為標準。從表可見，采用本發(fā)明方法能取得良好的冶煉效果，不僅鉬的收得率高，而且波動也最小，操作穩(wěn)定。方案2不僅鉬的收得率最低，而且收得率的波動也最大，操作不穩(wěn)定，另外還容易發(fā)生爐渣大沸騰現(xiàn)象。除此之外，方案1還能取得可觀的經(jīng)濟效益例如鉬鐵(含鉬56％)的價格是41,000元/噸、氧化鉬(含鉬52％)以28,600元/噸計算，考慮電耗和還原劑成本，方案1冶煉1噸W6Mo5Cr4V高速鋼，可比方案3降低成本約1000元/噸左右。

　　表1冶煉W6Mo5cr4V高速鋼工業(yè)實驗結果

　　權利要求

　　1.一種采用氧化鉬直接合金化冶煉含鉬合金鋼的方法，其特征是將氧化鉬與還原劑均破碎成粒度為≤5mm的顆粒后，再進行混合料和裝爐，混合料是將還原劑與氧化鉬按重量％為0.15-0.40∶1配料混勻后再將已配好的混合料與廢鋼原料裝入爐內溫度應≥600℃的電弧爐中進行冶煉。

　　2.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于上述還原劑是指碳和碳化硅中的任意一種。

　　3.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于上述還原劑是指碳和碳化硅兩種之和。

　　4.根據(jù)權利要求1所述方法，其特征在于裝爐是將氧化鉬與還原劑的混合料填裝在電弧爐內爐底部后再裝廢鋼原料。

　　全文摘要

　　本發(fā)明屬于冶金煉鋼方法領域。特別適用于采用氧化鉬直接合金化冶煉含鉬合金鋼的方法。該方法是將氧化鉬與還原劑經(jīng)破碎混勻后按比例加入到大于600℃爐溫的電弧爐內,再加廢鋼原料進行冶煉含鉬合金鋼。該方法與現(xiàn)有技術相比,具有冶煉時間短,鉬收得率高,操作安全和經(jīng)濟等特點。

　　文檔編號C22C33/00GK1302914SQ0012998

　　公開日2001年7月11日 申請日期2000年10月18日 優(yōu)先權日2000年10月18日

　　發(fā)明者郭培民, 李正邦, 林功文 申請人:鋼鐵研究總院