白钨矿和氧化钼直接还原合金化冶炼高速钢.docVIP

白钨矿和氧化钼直接还原合金化冶炼高速钢 李正邦　郭培民　张和生　　冯仲渝　邓旭初　李顺成　李　崎 　　摘　要　对白钨矿和氧化钼直接还原合金化进行了热力学和动力学计算和分析，结果表明：炼钢过程中，［C］、［Si］、［Al］都能还原白钨矿和氧化钼；(WO3)和(MoO3)还原过程的限制性环节分别是WO3及MoO3在熔渣中的扩散。并成功进行了全部用白钨矿和氧化钼冶炼高速钢M2(M2Al)的工业试验。　　关键词　白钨矿　氧化钼　直接还原　高速钢 Smelting High Speed Steel with Direct Reducing and Alloyingof Scheelite and Molybdenum Oxide Li Zhengbang, Guo Peimin and Zhang Hesheng(Central Iron and Steel Research Institute, Beijing 100081)Feng Zhongyu, Deng Xuchu, Li Shuncheng and Li Qi(Chongqing Special Steel Co Ltd) 　　Abstract　The thermodynamic and kinetic calculation and analysis results of direct reducing and alloying of scheelite and molybdenum oxide show that during smelting of steel, the scheelite and molybdenum oxide can be reduced by ［C］, ［Si］ and ［Al］; and the restrictive factor for (WO－) and (MoO3) reducing is the diffusion of (WO3) and (MoO3) in slag. The industrial trial for smelting high speed steel M2 (M2Al) all with scheelite and molybdenum oxide has been conducted successfully.　　Material Index 　Scheelite, Molybdenum Oxide, Direct Reduction, High Speed Steel 　　近年国内外冶金界纷纷探索氧化物矿直接还原合金化工艺［1～4］，但单加入钨精矿，钨合金化极限量为5%［4］，钨精矿与钼精矿混合加入，W+Mo合金化极限量仅4%［5］，继续增加氧化物矿量，冶炼时间增长，电耗剧增，合金收得率下降。虽然我国钼的资源丰富，但用氧化钼直接合金化仅占13%［6］，绝大多数含钼钢仍用钼铁形式加入。　　为此，本文对氧化物矿直接还原进行热力学及动力学的计算与分析，为选择冶金反应器、确定工艺流程、设计软件提供依据。 1　用白钨矿和氧化钼冶炼高速钢的热力学分析1.1　CaWO4的还原热力学　　白钨矿的主要成分是CaWO4,熔点为1 579 ℃，密度为5.456 g/cm3［5］。用［C］、［Si］、［Mn］、［Fe］、［Al］还原白钨矿的热力学状态图如图1所示［6］。从图1可见，在炼钢温度下，［C］、［Si］和［Al］在标准状态下能将CaWO4还原，而［Fe］在标准状态下无法将CaWO4还原，［Mn］则有微弱的还原能力。从图1同时可见，［C］、［Si］、［Al］能在较低的温度下将CaWO4还原。由于CaWO4的密度低于钢液的密度，因此，在电炉中，将白钨矿和还原剂硅放在炉底，在白钨矿熔化上浮的同时还与还原剂硅发生还原反应。这就是白钨矿采用硅辅助还原炉底装入法的理论依据［7］。 图1　还原CaWO4的ΔG°-T图Fig.1　ΔG°-T diagram of reducing CaWO41： 2/3CaWO4(S)+2［Fe］=2/3［W］+2/3(CaO)+2(FeO)2： 2/3CaWO4(S)+2［Mn］=2/3［W］+2/3(CaO)+2(MnO)3： 2/3CaWO4(S)+2［C］=2/3［W］+2/3(CaO)+2CO4： 2/3CaWO4(S)+［Si］=2/3［W］+2/3(CaO)+(SiO2)5： 2/3CaWO4(S)+4/3［Al］=2/3［W］+2/3(CaO)+2/3Al2O3(S) 1.2　MoO3的还原热力学　　氧化钼的主要成分是MoO3，熔点较低，易挥发。用［C］、［Si］、［Mn］、［Fe］、［Al］还原MoO3的热力学状态图如图2所示［6］。在炼钢温度下，［