采用氧化钼冶炼含钼合金钢的方法

　　**名称：采用氧化钼冶炼含钼合金钢的方法

　　技术领域：

　　本发明属于冶金炼钢方法领域。特别适用于采用氧化钼直接合金化冶炼含钼合金钢的方法。

　　采用氧化钼代替钼铁冶炼含钼合金钢工艺能降冶炼成本，已取得了一定的成效。但是在目前使用过程中感觉到，采用氧化钼代替钼铁冶炼含钼合金钢生产工艺中，氧化钼的还原反应速度较慢，废钢熔清时仍有一定量钼没有被还原，使冶炼的时间增长。另外的不足之处还有在冶炼时，由于碳氧的激烈反应，容易使渣出现大沸腾现象。如采用硅铁做还原剂，氧化钼的加入量较大时，在冶炼过程中，渣量增加很多，影响操作。因此通过实践得到，采用现有技术对氧化钼直接合金化冶炼含钼合金钢，一般只能冶炼低钼钢，氧化钼的加入量一般仅使钢中的增钼量在2％以下，而钼的收得率也只有90％左右。

　　本发明的目的是提出一种氧化钼还原快、收得率高、成本低、综合性能好的氧化钼冶炼钼合金钢的方法。

　　根据本发明的目的，我们所提出的采用氧化钼直接合金化冶炼含钼合金钢的方法，其特征是将氧化钼与还原剂均破碎成粒度为≤5mm的颗粒后再进行混合料和装炉，混合料是将还原剂与氧化钼按重量比为0.15-0.40∶1配料混匀后，再将已配好的混合料与废钢原料装入炉内温度≥600℃的电弧炉中进行冶炼。在本发明冶炼方法中的其他特征还有上述还原剂是指碳和碳化硅中的任意一种或两种之和。装炉是将氧化钼与还原剂的混合料填装在电弧炉内底部后再装废钢原料。

　　本发明冶炼方法的工作原理是与原料装炉时的炉内温度，混合料的配比与粒度以及它们之间的化学反应有关。在本发明方法中，氧化钼的主要成份为MoO3，在冶炼过程中，氧化钼可与碳，碳化硅等物质发生化学反应后生成钼再进入钢液中，其反应有

　　根据热力学计算表明，碳、碳化硅等在500℃以上就有可能与MoO3发生化学反应。但是化学反应不仅仅取决于热力学，更重要的是与反应动力学有关。MoO3的还原速度首先与还原剂种类有关，其次取决于反应面积。反应面积越大，则反应速度越快。氧化钼的还原过程又可分为低温下固态MoO3与固态还原剂的还原反应，高温下炉渣中MoO3与钢液之间的还原作用。当氧化钼的块度较大时，低温下的化学反应由于接触面积太小而体现不出来，因此反应将以高温还原为主，也就是反应进行的较晚。如果氧化钼的粒度较小，将它与还原剂混合，就会大大提高反应面积，从而使MoO3在较低温度下反应，即可实现在冶炼早期完成还原反应。氧化钼在冶炼早期还原与在冶炼后期还原相比，能降低炉渣沸腾强度、缩短冶炼时间和提高钼的收得率。

　　采用本发明冶炼方法可以实现在电弧炉冶炼前期就能快速还原氧化钼，在废钢熔清前氧化钼的还原过程就可结束。通过试验证明，当温度高于600℃时，氧化钼就可以与还原剂发生还原反应，当温度升至1400℃时就可完成氧化钼的还原过程，还原时间约为17分钟。试验结果见附图

　　，该附图为氧化钼还原率与时间、温度的关系表示图。在附图中，1为温度曲线，2为还原率曲线。

　　采用本发明氧化钼混合料直接合金化冶炼含钼合金钢的方法与现有技术相比较具有以下特点(1)、低温快速还原技术加快了氧化钼还原过程，不使冶炼时间增长，能适应超高功率电弧炉炼钢工艺。

　　(2)、由于冶炼早期就能释入还原反应产生的大量气体，因此冶炼过程中出现大沸腾现象的可能性大大降低，从而提高了冶炼工艺的安全性。

　　(3)、本工艺采用碳粉或碳化硅作还原剂，因此冶炼过程渣量较少，降低冶炼过程的工人劳动强度。

　　(4)、利用上一炉电炉余热和电弧炉通电前期的热量损失作为氧化钼还原过程的能源，因此冶炼过程电耗不明显增加。

　　(5)、本发明不仅可用于高钼合金钢(如高速钢)，对冶炼低钼合金钢也将适用。

　　实施例1不同工艺的对比实验，对比实验是在碳管炉中进行的采用碳粉还原氧化钼实验，设定钢中钼含量为5％，方案1是采用本发明的低温快速还原技术冶炼(将碳粉与氧化钼混匀后加入)。方案2是采用现有技术的不是低温还原技术冶炼方法(将氧化钼与碳粉分别加入)。实验是在同等条件下所测的氧化钼还原率，通过实验得出，采用方案1本发明低温还原技术在碳管炉中，虽然改变设定的氧化钼加入量分别使用钢中的钼含量为2％和5％，但每项钼的收得率均超过98％，在冶炼过程中未出现沸腾现象。而且本发明方法也适用碳化硅作为还原剂的实验，其结果相同。对比实验方案2，当不采用低温快速还原技术在冶炼过程中，发生大沸腾现象，泡沫渣密度为0.157g/cm3，而且氧化钼的收得率也较低。

　　实施例2在装入量为20吨的电弧炉(变压器额定功率5,500kV.A)上进行用氧化钼冶炼高速钢工业实验，分别采用本发明方法(方案1)、不采用低温快速还原技术(方案2)两种方案冶炼W6Mo5Cr4V高速钢实验。并进行了用钼铁冶炼W6Mo5Cr4V钢的对比实验(方案3)。方案1共进行了4炉试验，方案2进行了1炉试验，而方案3用钼铁冶炼高速钢则属于传统工艺试验。方案1将氧化钼块与碳同时破碎成粒度在5mm以内的氧化钼细颗粒，与氧化钼的重量比例见表。方案2则用氧化钼块(块度大于100mm)，碳粉与氧化钼的重量比也见表，方案1和方案2均在上一炉出钢完毕且补炉后加入电弧炉炉底，电弧炉炉膛温度在630℃-870℃。方案1氧化钼和还原剂混合后加入炉底，而方案2氧化钼加入炉底，碳粉放在它上方。实验结果如表所示，该表为采用本发明方法与现有技术方法实施例的对比表，在该表中所列的试验炉号1、2、3、4为方案1本发明方法的实施例，试验炉号5为方案2现有技术的实施例，试验炉号6为方案3现有技术的实施例。在表中所列还原剂，除试验炉号2为碳化硅，和试验炉号4为各50％的碳化硅+碳粉外，其余均为碳粉。表中后几项指标以方案3为标准。从表可见，采用本发明方法能取得良好的冶炼效果，不仅钼的收得率高，而且波动也更小，操作稳定。方案2不仅钼的收得率更低，而且收得率的波动也更大，操作不稳定，另外还容易发生炉渣大沸腾现象。除此之外，方案1还能取得可观的经济效益例如钼铁(含钼56％)的价格是41,000元/吨、氧化钼(含钼52％)以28,600元/吨计算，考虑电耗和还原剂成本，方案1冶炼1吨W6Mo5Cr4V高速钢，可比方案3降低成本约1000元/吨左右。

　　表1冶炼W6Mo5cr4V高速钢工业实验结果

　　权利要求

　　1.一种采用氧化钼直接合金化冶炼含钼合金钢的方法，其特征是将氧化钼与还原剂均破碎成粒度为≤5mm的颗粒后，再进行混合料和装炉，混合料是将还原剂与氧化钼按重量％为0.15-0.40∶1配料混匀后再将已配好的混合料与废钢原料装入炉内温度应≥600℃的电弧炉中进行冶炼。

　　2.根据权利要求1所述方法，其特征在于上述还原剂是指碳和碳化硅中的任意一种。

　　3.根据权利要求1所述方法，其特征在于上述还原剂是指碳和碳化硅两种之和。

　　4.根据权利要求1所述方法，其特征在于装炉是将氧化钼与还原剂的混合料填装在电弧炉内炉底部后再装废钢原料。

　　全文摘要

　　本发明属于冶金炼钢方法领域。特别适用于采用氧化钼直接合金化冶炼含钼合金钢的方法。该方法是将氧化钼与还原剂经破碎混匀后按比例加入到大于600℃炉温的电弧炉内,再加废钢原料进行冶炼含钼合金钢。该方法与现有技术相比,具有冶炼时间短,钼收得率高,操作安全和经济等特点。

　　文档编号C22C33/00GK1302914SQ0012998

　　公开日2001年7月11日 申请日期2000年10月18日 优先权日2000年10月18日

　　发明者郭培民, 李正邦, 林功文 申请人:钢铁研究总院