CN106755983B - 一种氧化锰和氧化钼混合物球团及其使用方法 - Google Patents

一种氧化锰和氧化钼混合物球团及其使用方法 Download PDF

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Abstract

一种氧化锰和氧化钼混合物球团及其使用方法，属于炼钢技术领域。其氧化锰和氧化钼混合物球团)的成分为：氧化锰矿10％～30％，氧化钼粉30％～50％，还原剂15％～20％，粘结剂5％～10％。将氧化锰、氧化钼、还原剂均破碎研磨至50目以下，然后将这些物质充分混匀，随后加入粘结剂，搅拌混匀后造球或压块，最后干燥，即可制成氧化锰和氧化钼混合物球团。在转炉或、电炉以及AOD炉炼钢或出钢过程中，添加上述球团或压块。在高温条件下，球团或压块内的锰和钼的氧化物被还原剂快速还原，即可实现钢水中锰钼元素的直接合金化。该工艺操作简单，生产效率高，节省生产成本。

Description

一种氧化锰和氧化钼混合物球团及其使用方法
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，具体涉及一种氧化锰和氧化钼混合物球团(压块)及其使用方法。
背景技术
将氧化物代替铁合金用于炼钢生产，可以降低生产成本，国内外科研工作者针对氧化锰和氧化钼直接合金化炼钢工艺进行了大量的研究。在这些研究的基础上，氧化锰直接合金化技术和氧化钼直接合金化技术得到广泛的发展。
氧化锰直接合金化工艺可用于转炉、RH精炼炉、真空感应炉(锰矿直接合金化应用于转炉炼钢工艺，CN105838843A；一种真空感应炉加锰矿直接合金化的方法，CN105483321A；一种RH精炼过程加锰矿合金化方法，CN104561451A)。氧化锰直接合金化工艺操作简单易行，但是在实际生产过程中，氧化锰的收得率为5％～70％，收得率随渣量和钢液碳含量的变化而大幅波动，因此氧化锰直接合金化工艺大多用于钢液锰含量的小幅调整。(KANEKO Toshiyuki,MATSUZAKI Takafumi,KUGIMIYA Teiji et al.Improvement ofMn Yield in Less Slag Blowing at BOF by Use of Sintered Manganese Ore,Tetsu-to-Haganel993,79(8):941-947；蒋晓放,陈兆平.宝钢少渣炼钢的实践,第十二届全国炼钢学术会议论文集.沈阳:东北大学出版社，2002:115；赵中福、李小明、沈继胜.转炉炼钢加锰矿提高终点锰含量的试验研究,炼钢,2010,26(1):40～43)。
氧化钼直接合金化工艺可用于转炉、电炉、AOD炉(陈伟庆,周荣章,朱立新,等.氧化钼用于转炉炼钢合金化[J].钢铁,1995(s1):26-31；李正邦,郭培民,张和生,等.白钨矿和氧化钼直接还原合金化的理论分析及工业试验[J].钢铁,1999,34(10):20-23；马登,郭培民,庞建明,等.氧化钼直接合金化冶炼316L不锈钢的理论分析及工业试验[J].钢铁,2014,49(8):27-30)。在氧化钼直接合金化的过程中，钼元素的收得率比较稳定，通常可达90％以上。但是氧化钼直接合金工艺也受到制约，这主要是氧化钼的挥发。MoO3熔点为795℃、沸点为1155℃；MoO3在熔化前就已开始升华，当温度达900～1100℃时，蒸发非常快。在炼钢温度下，如果不加保护措施，70％的MoO3将会变为气体而降低钼元素的收得率。一般情况下，通常将CaO等添加剂加入氧化钼中，作为阻尼剂抑制氧化钼的挥发，完成直接合金化过程(刘吉刚.氧化钼直接合金化炼钢工艺:CN,CN103469049A[P].2013；杨红岗,李建民,王建昌,等.一种氧化钼混料压块直接合金化的方法:,CN102994743A[P].2013；刘瑞宁,薛正良,王恭亮,等.用于炼钢合金化的钼或钒的氧化物压块的制备方法:,CN102605140A[P].2012)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氧化锰和氧化钼混合物球团(压块)及其使用(直接合金化)方法，解决了氧化锰直接合金化工艺和氧化钼直接合金化工艺的技术难点，用于在转炉、电炉、AOD炉炼钢过程中生产含Mn和Mo元素的钢种。
本发明的球团(压块)原料及其含量是：氧化锰矿10wt％～30wt％，氧化钼粉30wt％～50wt％，还原剂10wt％～20wt％，粘结剂5wt％～10wt％；
氧化锰和氧化钼混合物球团的制备方法是：将氧化锰矿、氧化钼矿、还原剂破碎、研磨，将其粒度降低至50目以下，然后将这些物质充分混匀，随后加入粘结剂，搅拌混匀，造球或压块，最后干燥，即制成氧化钼和氧化锰复合球团或压块。
所述的氧化钼粉为含50.53wt％～55.32wt％Mo的钼焙砂，成分为MoO3呈粉末状。
所述的氧化锰矿是锰含量为30wt％～50wt％的锰矿，锰矿既是合金剂，又是氧化钼挥发的抑制剂。
所述的还原剂为碳粉、焦粉或硅铁粉；其中碳粉中碳含量为95wt％以上，焦粉中碳含量80％以上，硅铁粉中硅含量为75wt％。
所述的粘结剂为水玻璃或废蔗糖溶液。
氧化钼加入量的计算方法为：(w1*mFe-mMo)/w2，氧化锰加入量的计算方法为：(w3*mFe-mMn)/w4。
其中，w1-冶炼钢种要求的钼含量，％；mFe-钢液质量，t；mMo-其他原料带入得钼元素的质量，t；w2-氧化钼矿中的钼元素含量，％。
w3-冶炼钢种要求的锰含量，％；mFe-钢液质量，t；mMn-其他原料带入的锰元素的质量，t；w4-氧化钼锰矿中的锰元素含量，％。
还原剂的加入量为氧化钼和氧化钼全部直接还原所耗的还原剂的质量。
上述复合球团(压块)的使用(直接合金化)方法是：在冶炼含锰钼元素的钢种时，于冶炼末期，扒渣后向钢包中加入上述复合球团(压块)，复合球团或压块中的氧化物在被还原剂还原，从而完成锰钼元素的直接合金化。
本发明的基本原理是通过氧化钼、氧化锰之间的化合反应以及还原剂和氧化钼、氧化锰之间的自还原反应，实现锰钼元素的快速直接合金化，在直接合金化的过程中，发生的主要反应有：
MnO+MoO3＝MnMoO4 (1)
3C+MoO3＝Mo+3CO (2)
C+MnO＝Mn+CO (3)
4C+MnMoO4＝Mn+MO+4CO (4)
或者：
MnO+MoO3＝MnMoO4 (5)
3Si+2MoO3＝2Mo+3SiO2 (6)
2Si+2MnO＝2Mn+SiO2 (7)
2Si+MnMoO4＝Mn+MO+2SiO2 (8)
本发明易于在实际生产中操作，采用氧化锰和氧化钼混合物球团(压块)，能够同时快速实现氧化锰和氧化钼的直接合金化，降低生产过程的渣量，大幅降低含锰钼元素的钢种的生产成本。
具体实施方式
实施例1：转炉冶炼12CrMo合金工具钢
氧化钼和氧化锰复混合物压块的制作方法是：复合球团(压块)的原料及其含量是：氧化锰矿43.6wt％，氧化钼粉35.8wt％，碳粉11.5wt％，水玻璃9.1wt％，总重量为3.3t。其中碳粉中的固定碳含量为98.5wt％。
该混合物压块的制备方法为：将氧化锰矿、氧化钼矿、还原剂破碎、研磨至50目以下，然后将这些物质充分混匀，随后加入水玻璃，搅拌混匀，压块，干燥，即可制成氧化钼和氧化锰混合物压块。
混合物压块的使用方法是：
在120t转炉上，冶炼12CrMo合金工具钢(钢种的钼含量为0.50wt％，锰含量为0.60wt％)。在转炉冶炼末期，当钢液中碳含量小于0.1wt％，熔池温度大于1650℃时，扒渣，然后向转炉中加入上述混合物压块，重3.28t。压块中的氧化锰和氧化钼被还原剂还原，从而完成锰钼元素的直接合金化。利用上述混合物压块进行直接合金化后，钢液钼含量增加0.56wt％，锰含量增加0.18wt％。
实施例2：电炉冶炼12Cr12Mo耐热钢
混合物压块的原料及其含量分别为：氧化锰矿35.0wt％，氧化钼粉41.9wt％，碳粉14.0wt％，水玻璃9.1wt％，总重量为0.72t。其中碳粉中的固定碳含量为98.5wt％。
混合物压块的制备方法为：将氧化锰矿、氧化钼矿、还原剂破碎、研磨至50目以下，然后将这些物质充分混匀，随后加入水玻璃，搅拌混匀，造球，干燥，即可制成氧化钼和氧化锰混合物球团。
混合物压块的使用方法是：
在30t电炉上，冶炼12Cr12Mo耐热钢(钢种的钼含量为0.6wt％，锰含量为0.5wt％)。在电炉冶炼装料期，当装入废钢等固体原料后，向电弧炉中加入上述重为2.86t的混合物球团。球团中的氧化钼和氧化锰被还原剂还原，从而完成锰钼元素的直接合金化。利用上述混合物球团进行直接合金化，能使钢液钼含量增加0.56wt％，锰含量增加0.18wt％。同时在出钢时，加入适量锰铁和钼铁合金调节钢液的锰含量和钼含量。
实施例3：AOD冶炼1Cr17Mo不锈钢
混合物压块的原料及其含量分别为：氧化锰矿33.4wt％，氧化钼粉39.2wt％，碳粉18.4wt％，水玻璃9.wt％，总重量为7.19t。其中碳粉中的固定碳含量为98.5wt％。
混合物压块的制备方法为：将氧化锰矿、氧化钼矿、还原剂破碎、研磨至50目以下，然后将这些物质充分混匀，随后加入水玻璃，搅拌混匀，造球，干燥，即可制成氧化钼和氧化锰混合物球团。
混合物压块的使用方法是：
在AOD冶炼中冶炼1Cr17Mo不锈钢(钢种的钼含量为1.2wt％，锰含量为1.0wt％)。在AOD炉冶炼初期，当装入10％的钢液后，向AOD炉中加入上述重为7.19t的混合物球团，然后继续加入其余的钢液。球团中的氧化钼和氧化锰被还原剂还原，从而完成锰钼元素的直接合金化。利用上述混合物球团进行直接合金化，能使钢液钼含量增加1.14wt％，锰含量增加0.31wt％。为调节锰和钼元素含量，达到冶炼成分的要求。在出钢时，向AOD炉中加入适量锰铁和钼铁合金调节钢液的锰含量和钼含量。

Claims (6)

1.一种氧化锰和氧化钼混合物球团，其特征在于：球团的原料及其含量是：氧化锰矿10wt％～30wt％，氧化钼粉30wt％～50wt％，还原剂10wt％～20wt％，粘结剂5wt％～10wt％；
氧化锰和氧化钼混合物球团的制备方法是：将氧化锰矿、氧化钼矿、还原剂破碎、研磨，将其粒度降低至50目以下，然后将这些物质充分混匀，随后加入粘结剂，搅拌混匀，造球或压块，最后干燥，即制成氧化钼和氧化锰复合球团或压块；
所述的氧化钼粉为含50.53wt％～55.32wt％Mo的钼焙砂，成分为MoO3呈粉末状；
所述的氧化锰矿是锰含量为30wt％～50wt％的锰矿，锰矿既是合金剂，又是氧化钼挥发的抑制剂；
所述的还原剂为碳粉、焦粉或硅铁粉；其中碳粉中碳含量为95wt％以上，焦粉中碳含量80％以上，硅铁粉中硅含量为75wt％。
2.根据权利要求1所述的氧化锰和氧化钼混合物球团，其特征在于，所述的粘结剂为水玻璃或废蔗糖溶液。
3.根据权利要求1所述的氧化锰和氧化钼混合物球团，其特征在于氧化钼粉加入量的计算方法为：(w1*mFe-mMo)/w2，氧化锰矿加入量的计算方法为：(w3*mFe-mMn)/w4；
其中，w1-冶炼钢种要求的钼含量，％；mFe-钢液质量，t；mMo-其他原料带入得钼元素的质量，t；w2-氧化钼矿中的钼元素含量，％；
w3-冶炼钢种要求的锰含量，％；mFe-钢液质量，t；mMn-其他原料带入的锰元素的质量，t；w4-氧化钼锰矿中的锰元素含量，％。
4.根据权利要求1所述的氧化锰和氧化钼混合物球团，其特征在于，还原剂的加入量为氧化钼和氧化钼全部直接还原所耗的还原剂的质量。
5.根据权利要求1所述的氧化锰和氧化钼混合物球团，其特征在于，冶炼钢种的钼含量为5wt％以下，锰含量为2wt％以下。
6.一种权利要求1所述的氧化锰和氧化钼混合物球团的使用方法，其特征在于，在冶炼含锰、钼的钢种时，在冶炼初期，在炉底加入上述球团或压块；或者在冶炼末期，扒渣后向钢包中加入复合球团或压块；复合球团或压块的加入量为每吨钢10～100kg。
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