CN103627846B - 氧化钼直接合金化炼钢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氧化钼直接合金化炼钢的方法，所述方法包括：向电弧炉中加入混料和金属料，所述混料为氧化钼与石灰的混合物，所述金属料由铁水与固体钢铁料构成，其中，基于金属料的总重量，铁水的含量≥50wt%。根据本发明的方法省去了冶炼钼铁合金的工序，提高资源利用率，适用于冶炼各种钼含量的合金钢种，经济效益显著。

Description

氧化钼直接合金化炼钢的方法

技术领域

本发明涉及合金钢铁冶炼领域，尤其涉及一种氧化钼直接合金化电弧炉炼钢的方法。

背景技术

我国钼矿资源储量丰富，冶炼含钼合金钢的传统方法是先将钼矿冶炼成铁合金，再将铁合金加入钢液中合金化，其工艺流程为：矿山采选→冶炼铁合金→电弧炉冶炼合金钢→炉外精炼→连铸或模铸。然而，传统的工艺流程存在诸如能耗高、钼回收率低、环境污染严重、劳动强度大等缺点，近些年直接合金化炼钢正逐步引起研究关注。

直接合金化是指在炼钢过程中，将经过氧化焙烧后的金属氧化物直接加入钢液中发生还原反应，生成合金元素进入钢液中实现合金化。与冶炼钼合金钢的传统工艺相比，利用钼的氧化物直接合金化炼钢，省去了生产钼铁合金的工序，能够大幅度节能降耗，减少污染，降低成本。

但是，目前采用氧化钼直接合金化技术进行冶炼的厂家，普遍以废钢作为原料，氧化钼的还原反应速度较慢，废钢熔清时仍有少量钼没有还原，使冶炼周期增长；倘若氧化钼的加入量较大，在冶炼时反应激烈，容易引起炉渣的沸腾；并且在熔炼过程中较难控制钼的挥发，导致钼回收率降低，特别是在冶炼高钼钢时往往钼回收率不足90%，因此现有的直接合金化技术多见于冶炼低钼合金钢，而对于高钼合金钢的报道较为少见。

我国废钢资源紧张，电能成本又很昂贵，开发经济的冶炼工艺，扩大钼氧化物的加入量，提高钼合金元素的回收率，同时提高炼钢的各项技术、质量及经济指标具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于，通过优化原料结构来精简工艺流程，提高产品质量和钼回收率，并且该方法适用于冶炼各种钼含量的合金钢。

本发明提供一种氧化钼直接合金化炼钢的方法，所述方法包括：向电弧炉中加入混料和金属料，所述混料为氧化钼与石灰的混合物，所述金属料由铁水与固体钢铁料构成，其中，基于金属料的总重量，铁水的含量≥50wt%。

根据本发明的实施例，基于混料的总重量，石灰的含量≥20wt%。

根据本发明的实施例，混料的粒径≤50mm。

根据本发明的实施例，混料与金属料的重量比可为1:10～1:100。

根据本发明的实施例，电弧炉中氧化钼还原反应的温度可以控制为800℃～1800℃。

根据本发明的实施例，在布料时，可以先加入混料再加入固体钢铁料最后兑入铁水。

根据本发明的实施例，所述氧化钼可以为氧化钼粉、氧化钼颗粒和氧化钼块中的至少一种。

根据本发明的实施例，所述固体钢铁料可以为废钢、生铁、罐帮、罐铁、渣钢和压块中的至少一种。

具体实施方式

下面结合实施例进一步描述本发明，但本发明不限于此。

本发明提供一种氧化钼直接合金化炼钢的方法，所述方法包括：向电弧炉中加入混料和金属料，所述混料为氧化钼与石灰的混合物，所述金属料由铁水与固体钢铁料构成，其中，基于金属料的总重量，铁水≥50wt%。

根据本发明对于原料结构的优化，金属料采用铁水热装以部分替代废钢等固体钢铁料。铁水的加入能够带来如下效果。

首先，炼钢领域常用的铁水通常都含有4%左右的碳、0.45%左右的硅和0.30%左右的锰，这些化学成分能够为反应提供足够的还原剂，因此，本发明不需要再加入碳粉或碳化硅等还原剂就可以保持炉内的还原气氛。

其次，由于氧化钼的熔点只有795℃，而铁水温度一般都会超过1200℃，因此，铁水热装可以带来大量的物理热，减少送电时间，节省固体钢铁料熔化所需的电能输入，也能减少氧化钼的烧损和挥发。

第三，铁水作为一种较纯净的金属炉料，不含有废钢中那么多的杂质元素，铁水带来的物理热还会加速固体钢铁料中的水份蒸发，促使熔池提前形成，C-O反应产生的CO气体有更充分的时间去除氮、氢等有害气体和夹杂物，使钢水中的化学成分更稳定，提高钢水的质量。

根据本发明的实施例，氧化钼可以通过与石灰相混合的方式与固体钢铁料一同加入电弧炉内，石灰的作用是通过与氧化钼结合生成钼酸钙，从而抑制氧化钼的挥发，提高钼的回收率。本发明在混料时，石灰的加入量不低于氧化钼与石灰的混合物总重量的20wt%。

根据本发明的实施例，氧化钼与石灰可以先破碎成块状，然后按照比例采取机械混合，优选地，混料的粒径≤50mm。然而，本发明不限于此，所述混料可以为粉状、颗粒或块状，并且由于氧化钼中含有部分氧化钙，而氧化钙为石灰的主要成分，因此石灰的实际加入量还可略为降低。

根据本发明的实施例，混料与金属料按重量比1:10～1:100投料，氧化钼的加入量由冶炼合金钢的钼含量决定，石灰的加入量根据铁水及固体钢铁料的磷含量进行调整，根据入炉金属料磷含量的高或者低，适当增大或者减小混料中石灰的加入量。其中，冶炼钢种的钼含量不会对石灰的加入量造成影响，因为脱磷和冶炼造渣所需要的石灰量远大于混料所要求的石灰量，即便是冶炼高钼钢，石灰加入量也远大于混料的20wt%的目标要求。

根据本发明的实施例，氧化钼的熔点只有795℃，而铁水温度一般超过1200℃，兑入铁水之后，加上电弧炉内留钢留渣操作积蓄的热量，炉内温度能快速升至氧化钼熔点以上，炉温超过800℃反应即可进行，因此电弧炉加热的意义仅在于使固体钢铁料加快熔化。本发明的电弧炉氧化钼还原反应温度优选在800℃～1800℃。

根据本发明的实施例，可以先加入氧化钼与石灰的混料，再加入固体钢铁料最后兑入铁水，这种由轻及重、先凉后热的加料顺序易于石灰的熔化和造渣，同时铁水对炉内混合物料的冲刷、搅拌亦可加速反应进程。如果先兑入铁水后加入混料和固体钢铁料，由于混料的密度较低不易成渣，氧化钼在投入高温铁水的瞬间易急剧烧损挥发，使钼回收率降低。

根据本发明的实施例，所述氧化钼可以为氧化钼粉、氧化钼颗粒和氧化钼块中的至少一种。优选为氧化钼颗粒或氧化钼块，采用氧化钼粉可增大接触面积、加快反应速度，但需注意控制氧化钼的挥发，例如：混料要非常均匀，吹氧时枪位要低等等。

根据本发明的实施例，所述固体钢铁料可以为废钢、生铁、罐帮、罐铁、渣钢和压块中的至少一种，其中，优质废钢、生铁由于有害元素含量少、易于快速冶炼，回收率高，因此价格比较昂贵，而罐帮、罐铁、渣钢、压块等廉价废钢相对便宜，可按照最经济的方式选取和配比。

以下结合具体示例描述本发明。

实例1：

在50吨电炉中，冶炼含钼0.15wt%～0.25wt%的20CrNiMoH钢。将含钼45wt%的氧化钼块240kg与1600kg石灰均匀混合，填装到电弧炉内，再加入固体钢铁料21吨，最后兑入铁水35吨，进行冶炼。所得合金钢的钼含量为0.205wt%，钼回收率达到94.91%。

实例2：

在50吨电炉中，冶炼含钼0.35wt%～0.45wt%的22CrMoH钢。将含钼45wt%的氧化钼块480kg与1600kg石灰均匀混合，填装到电弧炉内，再加入固体钢铁料21吨，最后兑入铁水35吨，进行冶炼。所得合金钢的钼含量为0.40wt%，钼回收率达到92.59%。

实例3：

在50吨电炉中，冶炼含钼1wt%～4wt%的高钼合金钢种，将含钼45wt%的氧化钼块2500kg与1600kg石灰均匀混合，填装到电弧炉内，再加入固体钢铁料16吨，最后兑入铁水40吨，进行冶炼。所得高钼合金钢的钼含量为2.0wt%左右，钼回收率达到90%以上。

综上所述，本发明的方法省去了冶炼铁合金的工序，降低冶炼钼合金钢工艺流程的整体能耗，提高资源利用率，从而能够降低环境负荷，经济效益显著。本发明可应用于低钼合金钢到高钼合金钢的冶炼，特别对于冶炼高钼合金钢，采用本发明所述的方法可使钼回收率达90%以上。

本发明描述的以上实施例仅为示例性的，并不是用来限制本发明。本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对上述实施例进行各种可能的变形和修改。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。

Claims (4)

1.一种氧化钼直接合金化炼钢的方法，所述方法包括：向电弧炉中加入混料和金属料，所述混料为氧化钼与石灰的混合物，所述金属料由铁水与固体钢铁料构成，其中，基于金属料的总重量，铁水的含量≥50wt％，在布料时，先加入混料再加入固体钢铁料，最后兑入铁水，

其中，所述混料的粒径≤50mm，混料与金属料的重量比为1:10～1:100，电弧炉中氧化钼还原反应的温度控制为800℃～1800℃。

2.如权利要求1所述的方法，其中，基于混料的总重量，石灰的含量≥20wt％。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述氧化钼为氧化钼粉、氧化钼颗粒和氧化钼块中的至少一种。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述固体钢铁料为废钢、生铁、罐帮、罐铁、渣钢和压块中的至少一种。