CN107557516A - 在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺 - Google Patents

在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺,包括如下步骤:(1)按照42CrMo钢的冶炼要求准备氧化钼粉末、挥发抑制剂粉末、废钢和铁水;(2)将氧化钼和挥发抑制剂压制成体积为1‑10cm3的钼原料颗粒;(3)将废钢和部分钼原料颗粒加入转炉内的铁水中;(4)按照42CrMo钢的冶炼工艺进行冶炼,吹炼5分钟后加入剩余的钼原料颗粒。本发明不需要额外加入还原剂,利用铁水中的铁和碳即可将三氧化二钼中的还原成钼单质而进入到铁水中;有效地防止三氧化二钼升华及随渣流出,有效地提高了钼收得率,并且不会增大钢水粘度及造成水口堵塞。另外,与使用钼铁相比,淬透性及抗拉强度均有不同程度的提高。

Description

在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺
技术领域
[0001]本发明涉及转炉炼钢领域。更具体地,涉及在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢 工艺。
背景技术
[0002]钼是合金钢中常用的一种合金元素,含钼量低时,钼可溶于铁素体中,强化铁素 体,钼与碳的亲和力较强,在钢中容易形成碳化物和合金渗碳体,促进珠光体生成,细化珠 光体组织,能显著提高钢材的淬透性。由于钼使形变强化后的软化和强化恢复温度提高,并 强力提高铁素体的蠕变抗力,有效拟制渗碳体在450〜600 °C的聚集,促进特殊碳化物的析 出,因而是提高钢的热强性的最有效的合金元素。并且随着我国装备制造业水平的提高。对 钢材性能的要求越来越高,含钼钢种的特钢需求也会越来越大。根据美国地质调查局2015 年发布数据,2014年全球钼矿产量为26 • 6万吨,比2013年的25 • 8万吨上涨3%。中国是钼矿 最大生产国,2〇14年钼产量为10万吨,约占全球总产量的38%。
[0003] 在传统的冶炼合金钢工艺中,首先将氧化物矿冶炼成铁合金,然后在炼钢过程中 铁合金加入到钢液中进行合金化,其模式是:矿山采选一冶炼铁合金一转炉冶炼合金钢一 炉外精炼一连铸或模铸。这种传统方法具有能耗高、环境污染严重、合金总利用率低的缺 点。如生产1吨55%M〇的钼铁需耗电3800KW/h,75%硅铁360kg,以及硝石、铁磷、铁肩等辅助 材料,而生产钼铁时要产生大量烟尘和N0X气体,伴生有A1粒、硝石、硅铁等致癌物质。在这 种情况下,必须找到钼铁的替代品,以便节省生产成本、减轻环境负荷。
[0004] 现有技术中有将三氧化钼和还原剂(娃、铝、碳等)或三氧化钼、抑制剂(固定剂)和 还原剂(桂、铝、碳等)一起加入钢液中,加入还原剂以使得三氧化钼能够被还原成钼而进入 到钢液中,从而实现氧化钼直接还原合金化。由于三氧化钼熔点为795°C、沸点为1150°C,其 在700°C左右即开始升华,至1150°C剧烈升华,如果直接加入三氧化钼,只有不超过90 %的 钼能被还原进入钢液,约7.2%的钼挥发随粉尘流失,2.8%的钼进入渣池。为了抑制三氧化 钼挥发,一般将三氧化钼与石灰石或生石灰一起加入钢液,以提高钼的最终收得率;也有采 用氧化镁、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁等与三氧化钼一起加入钢液的。但是,现有技 术中的这些方法存在如下技术缺陷:
[0005] 1、用碳作为还原剂加入钢液中,碳与氧化钼反应产生大量的一氧化碳而形成气 泡,加入氧化钼的量较多时容易产生大沸腾现象;并且碳还原氧化钼为强吸热反应,使得耗 电增加。
[0006] 2、硅作为还原剂时反应生成的二氧化硅进入渣中,加上氧化钙的加入,这会造成 渣量增大,熔渣会携带一部分氧化钼而造成氧化钼流失。
[0007] 3、钢水中三氧化二铝含量升高使得钢水粘度增大,可导致三氧化二铝在浸入式水 口内壁沉积,造成水口堵塞连铸不能进行;铝还可与水口中的二氧化硅和一氧化碳相互作 用,致使钢液和水口界面生成三氧化二铝使水口堵塞。
[0008] 4、生石灰在空气中非常容易水化,因而在作为抑制三氧化二钼挥发使用时受到一 定的限制。
[0009] 5、绝大多数是适用于电炉炼钢,适用于转炉炼钢的很少,并且用于转炉炼钢时吹 炼终点钼收得率往往在92%以下。
发明内容
[0010]本发明的一个目的在于提供一种钼收得率高、不需要加入还原剂、有效防止喷戮 发生且避免炉渣带走氧化钼的在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺。
[0011]为达到上述目的,本发明采用下述技术方案:
[0012] 在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺,包括如下步骤:
[0013] (1)按照42CrMo钢的冶炼要求准备氧化钼粉末、挥发抑制剂粉末、废钢和铁水;
[00M] (2)将氧化钼和挥发抑制剂压制成体积为1-lOcm3的钼原料颗粒;
[0015] (3)将废钢和部分钼原料颗粒加入转炉内的铁水中;
[0016] ⑷按照42CrMo钢的冶炼工艺进行冶炼,吹炼5分钟后加入剩余的钼原料颗粒。
[0017]上述在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺,在步骤(1)中:氧化钼粉末由100 目-150目的氧化钼粉末和200目-300目的氧化钼粉末组成,100目-150目的氧化钼粉末和 200目-300目的氧化钼粉末的质量之比为1: (2-3)。
[0018]上述在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺,在步骤(1)中:挥发抑制剂粉末由 50目-100目的挥发抑制剂和300目-500目的挥发抑制剂组成,50目-100目的挥发抑制剂和 300目-500目的挥发抑制剂的质量之比为1: (5-10)。
[0019]上述在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺,在步骤(2)中:压制时的压强为 50-80Mpa〇
[0020]上述在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺,在步骤(1)中:氧化钼粉末与挥发 抑制剂粉末的质量之比为1: (1.5-2)。
[0021]上述在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺,挥发抑制剂粉末为CaZr03粉末。 [0022]上述在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺,挥发抑制剂粉末为CaZr03粉末和 CaAl4〇7粉末的混合物,CaZr03粉末和CaAl4〇7粉末的质量之比为2: (0.5-1.5)。
[0023]上述在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺,在步骤(3)中:钼原料颗粒的加入 量为全部钼原料颗粒的二分之一。
[0024] 本发明的有益效果如下:
[0025]本发明不需要额外加入还原剂,利用铁水中的铁、碳、硅、锰等即可将三氧化二钼 中的还原成钼单质而进入到铁水中;有效地防止三氧化二钼升华及随渣流出,有效地提高 了钼收得率,并且不会增大钢水粘度及造成水口堵塞。另外,与使用钼铁相比,淬透性及抗 拉强度均有不同程度的提高。
具体实施方式 [0026] 实施例1
[0027]在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺,包括如下步骤:
[0028] (1)按照42CrM〇钢的冶炼要求准备氧化钼粉末、挥发抑制剂粉末、废钢和铁水;氧 化钼粉末由100目_15〇目的氧化钼粉末和200目-300目的氧化钼粉末组成,1〇〇目-150目的 氧化钼粉末和200目-300目的氧化钼粉末的质量之比为1:2;挥发抑制剂粉末由50目-100目 的挥发抑制剂和300目-500目的挥发抑制剂组成,50目-100目的挥发抑制剂和300目-500目 的挥发抑制剂的质量之比为1:8。氧化钼粉末与挥发抑制剂粉末的质量之比为1:1.5。挥发 抑制剂粉末为CaZr03粉末。
[0029] (2)将氧化钼和挥发抑制剂压制成体积为2-5cm3的钼原料颗粒;压制时的压强为 70Mpa〇
[0030] (3)将废钢和部分钼原料颗粒加入转炉内的铁水中;钼原料颗粒的加入量为全部 钼原料颗粒的二分之一。
[0031] ⑷按照42CrMo钢的冶炼工艺进行吹炼,吹炼5分钟后加入剩余的钼原料颗粒。
[0032]吹炼终点时取样进行化学分析,钼收得率为95 % ;并且本实施例所得42CrMo钢与 相同冶炼工艺条件下使用钼铁所得42CrMo钢相比,淬硬层深度增大3.3%、抗拉强度增大 2.8%。
[0033] 实施例2
[0034]在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺,包括如下步骤:
[0035] (1)按照42CrMo钢的冶炼要求准备氧化钼粉末、挥发抑制剂粉末、废钢和铁水;氧 化钼粉末由100目-150目的氧化钼粉末和200目-300目的氧化钼粉末组成,1〇〇目-150目的 氧化钼粉末和200目-300目的氧化钼粉末的质量之比为1:2.8;挥发抑制剂粉末由50目-100 目的挥发抑制剂和300目-500目的挥发抑制剂组成,50目-100目的挥发抑制剂和300目-500 目的挥发抑制剂的质量之比为1:6。氧化钼粉末与挥发抑制剂粉末的质量之比为1:2。本实 施例挥发抑制剂粉末为CaZr〇3粉末和CaAUO7粉末的混合物,CaZr03粉末和CaAl4〇7粉末的质 量之比为2:1。
[0036] ⑵将氧化钼和挥发抑制剂压制成体积为2-5cm3的钼原料颗粒;压制时的压强为 60Mpa〇
[0037] (3)将废钢和部分钼原料颗粒加入转炉内的铁水中;钼原料颗粒的加入量为全部 钼原料颗粒的二分之一。
[0038] ⑷按照42CrM〇钢的冶炼工艺进行冶炼,吹炼5分钟后加入剩余的钼原料颗粒。
[0039]吹炼终点时取样进行化学分析,钼收得率为99.8%;并且本实施例所得42CrMo钢 与相同冶炼工艺条件下使用钼铁所得42CrM〇钢相比,淬硬层深度增大8.6%、抗拉强度增大 9.3%〇
[0040] 对比例1
[0041] 在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺,包括如下步骤:
[0042] (1)按照42CrMo钢的冶炼要求准备氧化钼粉末、挥发抑制剂粉末、废钢和铁水;氧 化钼粉末由100目-150目的氧化钼粉末和200目-300目的氧化钼粉末组成,100目-150目的 氧化钼粉末和200目-300目的氧化钼粉末的质量之比为1:2.8;挥发抑制剂粉末由50目-100 目的挥发抑制剂和300目-500目的挥发抑制剂组成,50目-100目的挥发抑制剂和300目-500 目的挥发抑制剂的质量之比为1:6。氧化钼粉末与挥发抑制剂粉末的质量之比为1:2。本实 施例挥发抑制剂粉末为CaZr03粉末和CaAl4〇?粉末的混合物,CaZr03粉末和CaAl4〇7粉末的质 量之比为2:1。
[0043] (2)将氧化钼和挥发抑制剂压制成体积为2-5cm3的钼原料颗粒;压制时的压强为 60Mpa〇
[0044] (3)将废钢和全部钼原料颗粒加入转炉内的铁水中。
[0045] ⑷按照42CrM〇钢的冶炼工艺进行冶炼。
[0046]吹炼终点时取样进行化学分析,钼收得率为95 • 9% ;并且本实施例所得42CrM〇钢 与相同冶炼工艺条件下使用钼铁所得42CrM〇钢相比,淬硬层深度增大4.5%、抗拉强度增大 3.9%。
[0047] 对比例2
[0048] 在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺,包括如下步骤:
[0049] (1)按照42CrM〇钢的冶炼要求准备氧化钼粉末、挥发抑制剂粉末、废钢和铁水;氧 化钼粉末由100目-150目的氧化钼粉末和2〇0目_3〇0目的氧化钼粉末组成,100目-150目的 氧化钼粉末和200目-300目的氧化钼粉末的质量之比为1:2 • 8;挥发抑制剂粉末由50目-100 目的挥发抑制剂和300目-500目的挥发抑制剂组成,50目-100目的挥发抑制剂和300目-500 目的挥发抑制剂的质量之比为1:6。氧化钼粉末与挥发抑制剂粉末的质量之比为1:2。本实 施例挥发抑制剂粉末为CaZr03粉末和CaAl4〇7粉末的混合物,CaZr03粉末和CaAU〇7粉末的质 量之比为2:1。
[0050] (2)将氧化钼和挥发抑制剂压制成体积为2-5cm3的钼原料颗粒;压制时的压强为 60Mpa〇
[0051] ⑶将废钢加入转炉内的铁水中。
[0052] ⑷按照42CrM〇钢的冶炼工艺进行冶炼,吹炼5分钟后加入全部钼原料颗粒。
[0053]吹炼终点时取样进行化学分析,钼收得率为94.8%;并且本实施例所得42CrM〇钢 与相同冶炼工艺条件下使用钼铁所得42CrMo钢相比,淬硬层深度增大4.4%、抗拉强度增大 3_7%。
[0054]显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对 本发明的实施方式的限定,对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可 以做出其它不同形式的变化或变动,这里无法对所有的实施方式予以穷举,凡是属于本发 明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺,其特征在于,包括如下步骤: (1)按照42CrM〇钢的冶炼要求准备氧化钼粉末、挥发抑制剂粉末、废钢和铁水; ⑵将氧化钥和挥发抑制剂压制成体积为1 -10 cm3的钼原料颗粒; ⑶将废钢和部分钼原料颗粒加入转炉内的铁水中; ⑷按照42Crtto钢的冶炼工艺进行吹炼,吹炼5分钟后加入剩余的钼原料颗粒。
2.根据权利要求1所述的在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺,其特征在于,在步 骤⑴中:氧化钼粉末由100目-150目的氧化钼粉末和200目-300目的氧化钼粉末组成,100 目-150目的氧化钼粉末和200目-300目的氧化钼粉末的质量之比为1: (2-3)。
3.根据权利要求1所述的在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺,其特征在于,在步 骤(1)中:挥发抑制剂粉末由5〇目-100目的挥发抑制剂和300目-500目的挥发抑制剂组成, 5〇目-100目的挥发抑制剂和3〇0目_5〇0目的挥发抑制剂的质量之比为丨:(5-10)。
4. 根据权利要求1所述的在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺,其特征在于,在步 骤⑵中:压制时的压强为50_80Mpa。
5. 根据权利要求1所述的在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺,其特征在于,在步 骤(1)中:氧化钼粉末与挥发抑制剂粉末的质量之比为1: (1.5-2)。
6.根据权利要求1_5任一所述的在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺,其特征在 于,挥发抑制剂粉末为CaZr〇3粉末。
7. 根据权利要求1_5任一所述的在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺,其特征在 于,挥发抑制剂粉末为CaZr〇3粉末和CaAUO7粉末的混合物,caZr〇3粉末和CaAl4〇7粉末的质 量之比为2: (0.5-1.5)。
8. 根据权利要求1-5任一所述的在转炉中氧化钼直接还原合金化炼钢工艺,其特征在 于,在步骤(3)中:钼原料颗粒的加入量为全部钼原料颗粒的二分之一。
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