專利名稱：高強高韌馬氏體時效不銹鋼的制作方法

　　技術領域：

　　本發明屬于不銹鋼領域，特別涉及一種高強高韌馬氏體時效不銹鋼，其強度達到1700-1800MPa。

　　背景技術：

　　在現有技術中，隨著科學技術發展和人類文明進步，開發具有耐蝕性的金屬材料已成為必然的趨勢和科技追求的目標。因為腐蝕不僅損失了材料、破壞構件表面，并使材料性能退化。根據2006年報導美國因材料腐蝕造成的直接損失為2790億美元/年，相當于全國GDP的3.2％，如果考慮鍍鎘等表面處理成本、對環境的破壞等，材料腐蝕造成損失則更為驚人。

　　眾所周知，強度超過1600MPa的鋼主要采用低合金超高強度鋼300M和18Ni的馬氏體時效鋼等鋼種，這些鋼雖然具有超高的強度和較高的韌性。但不含Cr元素，或Cr含量很低，抗蝕性較差，為改善其抗蝕性必需采用鍍鎘等表面保護措施，但迫于環境改善的壓力，鍍液的處理成本一直在提高，因此通過表面處理提高金屬材料抗蝕性并非長久之計，因此馬氏體時效鋼等鋼種盡管強韌性很好，但使用仍越來越受到限制。傳統的沉淀硬化不銹鋼如PH13-8Mo、17-4PH等具有良好的耐蝕性，但強度偏低、韌性不足，嚴重影響構件的安全性和可靠性，而強度較高的Custom465鋼在抗拉強度1700MPa情況下，斷裂韌性為80MPa·m1/2左右，韌性偏低。表1列出了上述現有幾種鋼種的化學成分。

　　表1上述現有幾種鋼種的化學成分表 發明內容本發明的目的在于提供一種具有低成本、高耐蝕的高強高韌馬氏體時效不銹鋼。

　　根據上述目的，本發明整體的技術方案為本發明從目前馬氏體時效不銹鋼的發展和使用現狀考慮，通過精確控制本發明從目前馬氏體時效不銹鋼的發展和使用現狀考慮，通過精確控制Cr、Ni和Mo的配比，在不產生過量殘余奧氏體的前提下，最大限度地提高Ni的含量，以提高鋼的韌性，開發出了強韌性接近18Ni(250)級馬氏體時效鋼的馬氏體時效不銹鋼。而且不含Co等昂貴金屬元素，原材料成本較低，具有較高的推廣應用前景。

　　根據上述目的和技術方案為，本發明具體的技術方案為該低成本耐蝕馬氏體時效鋼的化學組成成分為(Mass％)C≤0.02％，Si≤0.1％，Mn≤0.1％，S≤0.01％，P≤0.01％，Cr 10.0-11.5％，Ni 11.7-12.5％，Mo 0.5-2.0％，Ti 1.2-1.7％，Al 0.02-0.5％，其余為Fe。

　　上述化學成分設計依據如下C是控制元素，作為雜質元素混入鋼中，但超過0.02％的C容易與Ti和N形成碳氮化物，對鋼的韌性不利，因而將碳限定在0.02％以下。

　　Ni是本發明鋼最重要的合金元素之一，Ni在滿足主要強化相Ni3Ti和Ni3(Mo，Ti)化學當量的條件下，馬氏體基體內殘存足夠的Ni除保證淬透性和控制馬氏體相變溫度Ms和Mf外，使韌脆轉化溫度降到較低的溫度、以保證鋼足夠的韌性，但過高的Ni增加殘余奧氏體降低強度，同時也增加原材料成本，因此控制在11.7-12.5％之間。

　　Cr也是本發明鋼最重要的合金元素之一，為了改善耐腐蝕性，Cr是一種有效的元素，要達到良好的耐蝕性，Cr含量應在10％以上，過量的添加將導致鋼的韌性下降，因而限定在11.5％以下，因此Cr控制在10.0-11.5之間。

　　Mo、Ti是本發明鋼的主要強化元素，時效后形成Ni3Ti和Ni3(Mo，Ti)金屬間相使鋼強化，由于Ti的強化效果比Mo強，尤其在不含Co的條件下，而且性價比較高。因此Mo含量比傳統的馬氏體時效鋼低、而Ti高于傳統的馬氏體時效鋼，但過高的Mo、Ti損失韌性。從強韌性平衡考慮Mo和Ti分別控制在Mo 0.5-2.0％；Ti 1.2-1.7％。

　　Al是本發明鋼的主要強化元素，可與Ni和Ti形成金屬間化合物，起到強化的作用，但過高則降低鋼的韌性，因此控制在0.02-0.5％。

　　與此同時為了保證鋼的強韌性，需將S、P、Si和Mn等控制在下列水平Si≤0.1％，Mn≤0.1％，S≤0.01％，P≤0.01％。同時氣體含量不高于25ppm。

　　本發明與現有技術相比具有低成本、高強度、高斷裂韌性、高耐蝕的優點。上述具體優點為本發明設計的馬氏體時效不銹鋼強度達到1700MPa以上、沖擊功達到50J以上，斷裂韌性達到100MPa·m1/2以上，強韌性水平高于Custom465，與250級馬氏體時效鋼相當，其一般耐蝕性接近于304型奧氏體不銹鋼。

　　本發明采用與現有技術相似制備方法本發明鋼采用真空感應爐熔煉加真空自耗重熔，冶煉坯應在1150-1200℃進行均質化處理，隨后在1150-800℃之間進行熱加工。鍛造坯料在925℃奧氏體化后水冷、-73℃冷處理后強度較低，冷變形能力和切削性能良好，可進行接近凈成形加工，在480-510℃時效后變形很小、構件精度得以保證，而且不存在氧化、脫碳問題。

　　具體實施例方式

　　采用真空感應爐熔煉加真空自耗重熔冶煉了本發明鋼和對比鋼，化學成分示于表2中。表3為本發明鋼與對比鋼的力學性能及腐蝕率的對比表。上述列表，1-4#為本發明實施例，5#對比鋼為PH13-8Mo，6#對比鋼為17-4PH，7#對比鋼是Custom465，8#對比鋼為18Ni馬氏體時效鋼(250級)，9#對比鋼為300M。將鋼錠鍛造成直徑為60mm的鋼棒，本發明鋼經過925℃×1h的固溶熱處理后，再進行510℃×4h的時效處理，而比較鋼分別在適合的條件下進行正常的熱處理。分別進行了平滑拉伸試驗，U型缺口沖擊以及斷裂韌性試驗。耐蝕性采用鹽霧試驗，試驗條件濃度為50±5g/L氯化鈉溶液；PH值為6.5-7.2；鹽霧箱內溫度為35±2℃；噴霧方式為連續噴霧；時間為480小時。

　　表2本發明鋼和對比鋼的化學成分對比表

　　表3本發明鋼與對比鋼的力學性能及腐蝕率的對比表

　　從表3中可以看到，本發明鋼在抗拉強度達到1810MPa時，斷裂韌性仍可達到100MPa·m1/2，具有極高的強韌性配合，同時，具有很好的耐蝕性，在強度和韌性方面均高于PH13-8Mo和17-4PH，與Custom465和250級馬氏體時效鋼具有同等水平的強度，但韌性高于Custom465，250級馬氏體時效鋼雖具有較高的強度和韌性，但耐蝕性很差。與300M鋼相比，雖鋼的強度略低，但具有良好的韌性和耐蝕性。

　　權利要求

　　1.一種高強高韌馬氏體時效不銹鋼，其特征在于該鋼化學組成成分為(Mass％)C≤0.02％，Si≤0.1％，Mn≤0.1％，S≤0.01％，P≤0.01％，Cr10.0-11.5％，Ni 11.7-12.5％，Mo 0.5-2.0％，Ti 1.2-1.7％，Al 0.02-0.5％，其余為Fe。

　　全文摘要

　　本發明屬于不銹鋼領域，特別涉及一種高強高韌馬氏體時效不銹鋼，其強度達到1700－1800MPa。該鋼化學組成成分為(質量百分數)C≤0.02％，Si≤0.1％，Mn≤0.1％，S≤0.01％，P≤0.01％，Cr 10.0－11.5％，Ni 11.7－12.5％，Mo 0.5－2.0％，Ti 1.2－1.7％，Al 0.02－0.5％，其余為Fe。本發明與現有技術相比具有低成本、高強度、高斷裂韌性、高耐蝕的優點。

　　文檔編號C22C38/50GK101050509SQ20071009933

　　公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月17日 優先權日2007年5月17日

　　發明者陳嘉硯, 楊卓越, 蘇杰, 丁雅莉 申請人:鋼鐵研究總院

　　專利名稱：一種鎢礦直接合金化煉鋼工藝的制作方法

　　技術領域：

　　本發明涉及合金鋼冶煉技術領域，特別涉及采用鎢礦直接進行合金化冶煉含鎢合金鋼工藝。

　　背景技術：

　　含鎢合金鋼生產的關鍵工藝環節之一是鋼冶煉中的合金化工藝。目前冶煉含鎢合金鋼進行鎢元素的合金化一般采用在裝料時加入鎢鐵，該工藝的生產成本和能耗與鐵合金的消耗量、生產成本和能耗直接相關?？疾戽u鐵合金生產現狀可以發現，鐵合金的生產能源消耗大，合金收得率低，環境污染嚴重，勞動強度大，經濟效益差。取鐵法生產一噸鎢鐵(含鎢70％)電耗約4000kW·h，瀝青焦120kg，焦炭116kg。從鎢精礦冶煉鎢鐵，由于冶煉設備、工藝等諸多因素，鎢精礦中W的回收率只有95％左右。而用鎢鐵和鉬鐵冶煉合金鋼，由于高溫揮發、隨渣損失等因素，鎢鐵和鉬鐵的回收率一般也只有90％～95％左右。所以從鎢精礦冶煉鎢鐵合金然后到冶煉合金鋼，W元素總回收率只有85％～90％左右。可見，有10％～15％的鎢資源在冶煉過程中被浪費。生產鎢鐵，要產生大量煙塵和NOx氣體，在冶煉過程中還需要使用Al粒、硝石、硅鐵等致癌物質，生產條件惡劣。取鐵法冶煉鎢鐵，由于復雜的冶煉過程加重了工人勞動強度。

　　煉鋼過程的物理化學變化也具備還原條件。在煉鋼過程中加入合金元素的氧化物或礦物，通過煉鋼過程的還原條件將合金元素還原進入鋼中，達到合金化的目的，與鐵合金合金化的方法相比，可以不用冶煉鐵合金的整套設備，相當于一種單步法工藝，因而投資和能源消耗都得到節省，降低了鋼的合金化成本。用白鎢礦代替鎢鐵冶煉含鎢鋼，早在40年代初就已嘗試，以后美國、德國、日本相繼研究和應用，到了60年代，前蘇聯研究較多，在電爐、平爐、感應爐中應用，國外使用鎢精礦品種較多，有天然白鎢精礦、合成白鎢精礦、自還原性白鎢精礦、白鎢和黑鎢混合精礦以及黑鎢精礦等。還原劑一般使用鋁、硅、碳等物質?；旌衔锴驁F和塊狀每個重量為2～10kg。一般都用壓力成型，干燥處理。自還原性白鎢礦一般加在鋼包底部，讓脫氧后的鋼水充分攪拌，鎢的加入量在1％左右。在爐內加入方法有①將白鎢礦隨爐料裝入，②加液體料之前加入白鎢礦(酸性平爐)，③在冶煉過程中將白鎢礦加入爐內。國外白鎢礦的加入量為3％[W]左右，直接合金化率低。國外鎢礦直接合金化工藝主要依靠固態鎢礦和固、液態還原劑間發生的還原反應進行合金化，因此反應速度慢，與煉鋼節奏不匹配，收得率低于90％，渣量大。

　　我國鎢礦蘊藏量及年產量居世界首位，但研究用白鎢礦代替鎢鐵冶煉含鎢鋼相對較晚。80年代，大連特殊鋼廠與鋼鐵研究總院對用白鎢精礦代替鎢鐵煉鋼進行了實驗室試驗和工業化試驗。白鎢礦加入量一般維持在3％左右，收得率在90％以下。太原鋼鐵公司在出鋼量為18.5～20t的電弧爐上進行了采用白鎢精礦冶煉3Cr2W8V的工業試驗。采用優質白鎢礦，用硅鐵作還原劑，白鎢礦加入量達到6％W，熔化期末時，鎢的收得率只有80％左右，因此白鎢礦直接合金化過程涉及了整個電爐冶煉過程，包括熔化期、氧化期和還原期，冶煉過程復雜，工人勞動強度大。由于渣量過大，不少渣自動淌出爐門，造成白鎢礦中鎢的回收率只有90％左右。

　　從國內外現有的鎢礦直接合金化工藝可以看出，由于鎢礦的熔點高，固態還原速度慢、固態還原率低，電爐熔化期末收得率僅有80％左右，仍有大量的鎢礦未被還原，需要在后續的還原期繼續還原，影響正常的電弧爐操作，而且一般采用硅鐵作還原劑，渣量大，容易流渣，導致最終收得率低，只有90％左右。

　　發明內容

　　本發明的目的是解決電爐用鎢礦直接合金化時，鎢礦固態還原速度慢、固態還原率低、鎢的收得率低、直接合金化渣量大的問題。

　　為實現上述目的，本發明提出一種將氧化物礦直接入爐進行合金化的過程，即將鎢礦直接合金化煉鋼工藝，其特點在于將鎢礦配制成含碳鎢礦球團，在電爐裝料時隨爐料一起裝入爐內，在熔化期含碳鎢礦球團發生固態還原，利用含碳鎢礦球團配入的催化劑強化固態還原。配入的催化劑能侵入到碳的基平面間，使晶格畸變而減弱碳原子間的鍵能，從而促進表面物質的脫附，加速碳的氣化反應，有利于碳還原鎢礦的反應，達到加速還原的效果，從而提高固態還原率，提高電爐熔化期末鎢的收得率。在固態還原尚未完成還原的WO3進入渣中，裝料時加入碳化硅SiC或硅鐵粉進入鋼液，用它和渣中WO3發生液—液反應來還原渣中的WO3。還原期對渣進行貧化，加入還原劑SiC，以充分還原渣中的WO3。

　　本發明的含碳鎢礦球團固態還原機理是含碳鎢礦球團中呈固態的WO3可與固體碳發生如下的直接還原反應

　　CaWO4(s)+3C(s)＝W(s)+CaO(s)+3CO(g)ΔG0＝638800-502.11T(1)由于反應(1)是在固—固接觸點上進行，接觸面積小，因此速度較慢。反應(1)中產生的CO氣體可繼續與WO3發生間接還原反應WO3(s)+3CO(g)＝W(s)+3CO2(g)ΔG0＝-9350+5.26T(2)氣氛中較高的CO的分壓有利于反應(2)的進行。上面反應產生的CO2在高溫下能發生碳的氣化反應；CO2(g)+C(s)＝2CO(g)ΔG0＝166550-171T(3)該反應在高溫下產生的混合氣體中CO的分壓較高，因此能將反應(2)進行下去?？梢娫赪O3與碳顆粒表面間有CO氣體，反應體系中存在著間接還原反應(2)和C的氣化反應(3)的疊加，從而實現氧化物的直接還原反應功能。該反應體系的限制環節是反應(3)碳的氣化反應。往含碳鎢礦球團中添加催化劑，加速碳的氣化反應，達到加速碳還原鎢礦的反應的效果，從而提高固態還原率，提高電爐熔化期末鎢的收得率，減少還原期渣中的WO3含量，提高鎢的收得率。

　　本發明采用以下技術方案來完成其目的鎢礦直接合金化煉鋼工藝主要包括A和B兩大步驟A、首先將鎢礦配制成含碳鎢礦球團，方法如下a)含碳鎢礦球團包括80％～85.5％的鎢礦、13％～16.5％的還原劑、1～2％的催化劑、0.5％～1.5％粘結劑；b)將鎢礦、還原劑、催化劑進行破碎并研磨成粉料；c)將以上粉料混合均勻；d)加入粘結劑將粉料粘結在一起壓塊制成含碳鎢礦球團；B、將鎢礦直接合金化煉鋼工藝，工藝方法如下1)將廢鋼、含碳鎢礦球團、碳化硅或硅鐵裝入冶煉爐，并進行冶煉；2)對吹氧助熔進行控制，在熔化期選擇晚吹氧；3)在熔化期和氧化期采用低堿度渣工藝；4)出爐后進行脫硫精煉+真空脫氣，最后進行澆注。

　　本發明中所述的鎢礦的主要成分為CaO·WO3，WO3含量在65％以上；所用的還原劑為煤或煤配加20％～30％焦炭粉，其中煤的固定碳含量在80％以上；所述的催化劑為硼酸鹽Na2B4O7、B2O3或氯化物NaCl、CaCl2、KCl中的任意一種；所用的粘結劑為水玻璃等；破碎并研磨的粉料顆粒在200目左右；晚吹氧是指需要等爐料熔化90％以后再吹氧；低堿度渣工藝是指在熔化期和氧化期爐渣堿度控制在1.5以下的冶煉工藝。

　　本發明的優點在于(1)與國內外現有的鎢礦直接合金化工藝相比，本發明強化固態還原過程，提高了還原反應速度，在熔化期結束時就可以使鎢礦的還原率達到90％以上，通過還原期加還原劑SiC進一步的貧化，可以使鎢的收得率達到95％以上。而常規的鎢礦直接合金化工藝主要依靠的渣金反應，接觸面積小，而且只有在廢鋼全部熔化后才發生，因此沒有利用廢鋼尚未熔化的電弧爐冶煉階段，反應速度低于本發明提出的包含有氣—固反應預還原的兩步法還原，而且常規的鎢礦直接合金化工藝還原期有50％的鎢礦沒有還原，依靠還原期的渣金反應還原，還原期長，為50～70min，本發明在還原期前還原率90％，因此還原期時間短，比常規的鎢礦直接合金化工藝縮短還原期20min，而與普通的鎢鐵合金化工藝相當，還原期為30～50min。

　　(2)本發明固態還原階段的還原劑為碳粉，而且在熔化期鎢礦已發生還原反應，因此冶煉過程的渣量較少，正常用鐵合金冶煉的渣量為50Kg/t鋼，本工藝渣量低于55Kg/t鋼，因此不會給電弧爐冶煉帶來任何影響，操作簡便易行。而用常規的鎢礦直接合金化工藝由于主要依靠還原期的渣金反應，需要配高堿度渣，因此還原期渣量大，渣量超過70Kg/t鋼，給冶煉操作帶來困難，因此本工藝在操作上優于常規的鎢礦直接合金化工藝。

　　(3)本發明鎢礦直接合金化方法與鎢鐵合金合金化的方法相比，本發明的金屬收得率水平在95％以上，鎢鐵合金合金化方法的金屬收得率水平為90％～95％左右，因此本發明可達到或高于鎢鐵合金合金化方法的金屬收得率水平。本發明鎢礦直接合金化方法可以不用冶煉鐵合金的整套設備，相當于一種單步法工藝，因而投資和能源消耗都得到節省，降低了鋼的鎢合金化成本，減輕了環境污染。同樣生產一噸含鎢6％的高速工具鋼，在資源消耗方面，本發明直接合金化工藝消耗的白鎢礦是傳統工藝的99％。冶煉一噸鎢鐵的綜合電耗(計入了所用還原劑的電耗)是4349.5kwh，用鎢鐵合金化工藝的綜合電耗是860.6kwh，而本發明直接合金化工藝的電耗是517kwh，本發明直接合金化工藝只有鎢鐵合金化工藝電耗的60％。本發明直接合金化工藝在大氣酸化、溫室效應、光化學煙霧形成、水生物毒性這四類環境負荷方面，分別為傳統工藝的62.0％、64.0％、62.2％、65.8％。從在渣量方面，本發明直接合金化工藝為傳統工藝的55.8％。本發明直接合金化工藝的廢水量為傳統工藝廢水量的46.2％。

　　具體實施例方式

　　含碳鎢礦球團是由80％～85.5％的鎢礦、13％～16.5％還原劑、1～2％的催化劑，0.5％～1.5％的粘結劑組成，先將鎢礦、還原劑、催化劑進行破碎并研磨成200目粉料，然后混勻并加入粘結劑壓塊制成含碳鎢礦球團。鎢礦鎢的含量在50％左右，還原劑是煤或煤配加20％～30％焦炭粉，其中煤固定碳含量在80％以上，粘結劑是水玻璃，催化劑為硼酸鹽Na2B4O7、B2O3和氯化物NaCl、CaCl2、KCl中的任意一種。

　　電弧爐裝料時，先裝廢鋼原料和碳化硅SiC，然后將含碳鎢礦球團放在電弧爐的高溫電弧作用區。含碳鎢礦球團加入量根據冶煉鋼種和含碳鎢礦球團金屬鎢的含量確定。

　　冶煉時的工藝要求對吹氧助熔進行控制，在熔化期盡可能選擇晚吹氧，需要等爐料熔化90％以后再吹氧，以免被還原出來的鎢又被氧化。

　　氧化期和還原期采用在熔化期和氧化期爐渣堿度控制在1.5以下的低堿度渣工藝，以利用鋼液中的還原劑繼續還原WO3。

　　實施例實施例1在裝入量為20噸的電弧爐上完全用鎢礦直接合金化冶煉高速工具鋼M2(W6Mo5Cr4V2)，采用的工藝路線為電爐冷裝低磷P廢鋼、含碳鎢礦球團、碳化硅SiC、加入鉬鐵→進入熔化期→進入氧化期→進入還原期→加釩鐵→加爐渣貧化劑碳化硅SiC→出爐→在LF爐進行脫硫精煉→進行VD真空處理→進行澆注。在此工藝路線中，先配制含碳鎢礦球團，它由85％的鎢礦、13％的還原劑、1％的催化劑、1％的粘結劑組成，先將鎢礦、還原劑、催化劑進行破碎并研磨成200目粉料，然后混勻并加入粘結劑壓塊制成含碳鎢礦球團。鎢礦鎢含量50.4％，還原劑是固定碳含量為85％的煤，粘結劑是水玻璃，催化劑為Na2B4O7。含碳鎢礦球團含鎢量為42.8％，鋼中增鎢6％，噸鋼需要加入含碳鎢礦球團140.2Kg，每爐共加含碳鎢礦球團2804Kg，裝料時加入SiC 20kg，爐渣貧化時加入SiC 20kg。實施結果表明，采用本發明方法能取得良好的冶煉效果，不僅鎢合金元素收得率達到95.25％，高于鎢鐵合金合金化方法，而且波動也小，操作穩定，成品鋼材質量與用鎢鐵合金化的鋼材相當，還能取得可觀的經濟效益，與使用鎢鐵合金合金化方法相比，噸鋼降低成本2061元。

　　實施例2在裝入量為15噸的電弧爐上完全用鎢礦直接合金化冶煉高速工具鋼M2Al(W6Mo5Cr4V2 Al)，工藝路線為電爐冷裝低磷廢鋼、含碳鎢礦球團、碳化硅SiC、加入鉬鐵→進入熔化期→進入氧化期→進入還原期→加釩鐵→加爐渣貧化劑SiC→加鋁錠、出爐→進行LF爐進行脫硫精煉→進行VD真空處理→進行澆注。配制的含碳鎢礦球團是由82.5％的鎢礦、15％的還原劑、1.5％的催化劑、1％的粘結劑組成，先將鎢礦、還原劑、催化劑進行破碎并研磨成200目粉料，然后混勻并加入粘結劑壓塊制成含碳鎢礦球團。鎢礦鎢含量49.6％，還原劑是80％煤配加20％焦炭粉，煤的固定碳含量為82.5％，焦炭粉的固定炭含量為80％，粘結劑是水玻璃，催化劑為NaCl。含碳鎢礦球團含鎢量為40.9％，鋼中增鎢6％，噸鋼需要加入含碳鎢礦球團146.7Kg，每爐共加含碳鎢礦球團2200Kg，裝料時加入SiC 10kg，爐渣貧化時加入SiC 10kg。實施結果表明，采用本發明方法能取得良好的冶煉效果，不僅鎢合金元素收得率達到96.08％，高于鎢鐵合金合金化方法，而且波動也小，操作穩定，成品鋼材質量與用鎢鐵合金化的鋼材相當，還能取得可觀的經濟效益，與使用鎢鐵合金合金化方法相比，噸鋼降低成本2073元。

　　實施例3在裝入量為10噸的電弧爐上完全用鎢礦直接合金化冶煉高速工具鋼M2Al(W6Mo5Cr4V2 Al)，采用的工藝路線為電爐冷裝低磷廢鋼、含碳鎢礦球團、碳化硅SiC、加入鉬鐵→進入熔化期→進入氧化期→進入還原期→加釩鐵→加爐渣貧化劑SiC→加鋁錠、出爐→進行LF爐進行脫硫精煉→進行VD真空處理→進行澆注。配制的含碳鎢礦球團是由80％的鎢礦、16.5％的還原劑、2％的催化劑、1.5％的粘結劑組成，先將鎢礦、還原劑、催化劑進行破碎并研磨成200目粉料，然后混勻并加入粘結劑壓塊制成含碳鎢礦球團。鎢礦鎢含量48.1％，還原劑是70％煤配加30％焦炭粉，煤的固定碳含量為80％，焦炭粉的固定炭含量為78％，粘結劑是水玻璃，催化劑為CaCl2。含碳鎢礦球團含鎢量為38.5％，鋼中增鎢6％，噸鋼需要加入含碳鎢礦球團155.9Kg，每爐共加含碳鎢礦球團1559 Kg，裝料時加入SiC 10kg，爐渣貧化時加入SiC 10kg。實施結果表明，采用本發明方法能取得良好的冶煉效果，不僅鎢合金元素收得率達到96.08％，高于鎢鐵合金合金化方法，而且波動也小，操作穩定，成品鋼材質量與用鎢鐵合金化的鋼材相當，還能取得可觀的經濟效益，與使用鎢鐵合金合金化方法相比，噸鋼降低成本2089元。

　　權利要求

　　1.一種鎢礦直接合金化煉鋼工藝，其特征在于包括如下步驟A、首先將鎢礦配制成含碳鎢礦球團，方法如下a)含碳鎢礦球團包括80％～85.5％的鎢礦、13％～16.5％的還原劑、1～2％的催化劑、0.5％～1.5％粘結劑；b)將鎢礦、還原劑、催化劑進行破碎并研磨成粉料；c)將以上粉料混合均勻；d)加入粘結劑將粉料粘結在一起壓塊制成含碳鎢礦球團；B、將鎢礦直接合金化煉鋼，工藝方法如下1)將廢鋼、含碳鎢礦球團、碳化硅或硅鐵裝入冶煉爐，并進行冶煉；2)對吹氧助熔進行控制，在熔化期選擇晚吹氧；3)在熔化期和氧化期采用低堿度渣工藝；4)出爐后進行脫硫精煉+真空脫氣，最后進行澆注。

　　2.根據權利要求1所述的鎢礦直接合金化煉鋼工藝，其特征在于所述的鎢礦的主要成分為CaO·WO3，WO3含量在65％以上。

　　3.根據權利要求1所述的鎢礦直接合金化煉鋼工藝，其特征在于所述的還原劑為煤或煤配加20％～30％焦炭粉，其中煤的固定碳含量在80％以上。

　　4.根據權利要求1所述的鎢礦直接合金化煉鋼工藝，其特征在于所述的催化劑為硼酸鹽Na2B4O7、B2O3或氯化物NaCl、CaCl2、KCl中的任意一種。

　　5.根據權利要求1所述的鎢礦直接合金化煉鋼工藝，其特征在于所述的粘結劑為水玻璃等。

　　6.根據權利要求1所述的鎢礦直接合金化煉鋼工藝，其特征在于所述的粉料的顆粒在200目左右。

　　7.根據權利要求1所述的鎢礦直接合金化煉鋼工藝，其特征在于所述的晚吹氧是指需要等爐料熔化90％以后再吹氧。

　　8.根據權利要求1所述的鎢礦直接合金化煉鋼工藝，其特征在于所述的低堿度渣工藝是指在熔化期和氧化期爐渣堿度控制在1.5以下的冶煉工藝。

　　全文摘要

　　本發明公開了一種鎢礦直接合金化煉鋼工藝，本發明的含碳鎢礦球團是由80％～85.5％的鎢礦、13％～16.5％的還原劑、1～2％的催化劑，0.5％～1.5％的粘結劑組成，先將鎢礦、還原劑、催化劑進行破碎并研磨成200目粉料，然后混勻并加入粘結劑壓塊制成含碳鎢礦球團。在電爐裝料時將含碳鎢礦球團隨爐料一起裝入爐內，在熔化期含碳鎢礦球團發生固態還原，本發明強化固態還原過程，在熔化期結束時使鎢礦的還原率達到90％以上，通過還原期加還原劑進一步的貧化，可以使鎢的收得率達到95％以上，解決了電爐用鎢礦直接合金化時，鎢礦固態還原速度慢、固態還原率低、鎢的收得率低、直接合金化渣量大的問題；本發明相當于一種單步法工藝，能節省投資和能源消耗。

　　文檔編號C21C7/064GK101050506SQ20071009933

　　公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月17日 優先權日2007年5月17日

　　發明者李正邦, 周勇, 張家雯, 楊海森 申請人:鋼鐵研究總院