CN109797269B

CN109797269B - 一种抑制氧化钼压块高温挥发的添加剂及氧化钼压块及其制备和应用

Info

Publication number: CN109797269B
Application number: CN201910055121.9A
Authority: CN
Inventors: 邢相栋; 王莎; 庞焯刚; 邵久刚; 吕明; 张秋利; 刘文果; 唐琛妹; 莫川
Original assignee: Xian University of Architecture and Technology
Current assignee: Xian University of Architecture and Technology
Priority date: 2019-01-21
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2039-01-21
Also published as: CN109797269A

Abstract

本发明主要涉及钼直接合金化炼钢中氧化钼易挥发的问题，公开一种抑制氧化钼压块高温挥发的添加剂及氧化钼压块及其制备和应用。该添加剂主要由含钡化合物(BaO含量为5％～85％)、含钙化合物(CaO含量为10％～90％)组成。将此添加剂以一定比例和粒度与氧化钼、还原剂共同压块后混合在钢水中进行冶炼就可完成，运行成本低廉，可降低氧化钼的挥发损失量，进而提高合金钢的钼收得率，具有冶炼能源消耗量少、冶炼成本低的特点。

Description

一种抑制氧化钼压块高温挥发的添加剂及氧化钼压块及其制备和应用

技术领域

本发明属于氧化钼直接合金化炼钢领域，主要提及一种抑制氧化钼压块高温挥发的添加剂及氧化钼压块及其制备和应用。

背景技术

钼在钢铁工业中的应用仍然占据着消费主导的地位，约占80％。其中铸铁和轧辊约6％，工具钢和高速钢约8％，不锈钢约23％，合金钢约为43％。钼作为钢的合金化元素，能够提高钢的再钝化能力，从而提高不锈钢的耐点蚀和耐缝隙腐蚀能力，提高钢的耐高温强度，使钢的高温持久性和蠕变性能有较大改善，提高钢的耐酸碱性、耐磨性和改善钢的淬透性、焊接性等。

在传统生产含钼合金钢的过程中，将工业氧化钼冶炼成钼铁合金，然后在EAF炉(电弧熔炼炉)中将钼铁合金作为冶金添加剂加入到所炼钢液中进行充分合金化。近几年来，国内外广泛使用包装好的氧化钼粉末和添加粘结剂压制成的氧化钼压块应用于含钼合金钢和特种钢的工业化生产，并大量采用氧化钼压块代替钼铁合金的炼钢工业化。大量实验研究和工业化数据表明钢铁行业采用钼作添加剂冶炼合金钢，以氧化钼取代钼铁合金，有利于降低冶炼成本，省去冶炼铁合金的工序，大量节约能源。但是三氧化钼的熔点和沸点都比较低，在600℃时，三氧化钼已经开始升华，随着温度升高，升华现象加重。而电炉或转炉在炼钢连续化生产中，装配料前的温度就在800℃以上，此时加入炉中的三氧化钼粉会有一部分直接挥发，造成钼元素的损失。目前，国内外氧化钼炼钢主要采用碳酸钙和氧化钙作为氧化钼的抑制剂，国外钢厂将三氧化钼和碳酸钙混合加热，制得稳定且不易挥发的钼酸钙加入钢液，国内钢厂则一般采取三氧化钼和石灰混加的方式炼钢。但是该抑制剂在高温下使用时，三氧化钼的初始挥发量大，抑制剂无法快速捕捉氧化钼而造成部分损失，钼收得率仅略微升高，依然无法满足钢铁企业要求，导致钢铁企业对氧化钼直接合金化应用积极性较低。因此，开发一种高效抑制三氧化钼在炼钢过程中升华的添加剂，提高合金钢冶炼过程的钼收得率具有重要意义。

发明内容

为解决氧化钼直接合金化炼钢中氧化钼易挥发的问题，本发明提出了一种抑制氧化钼压块高温挥发的添加剂及氧化钼压块及其制备和应用，该添加剂能够降低氧化钼的挥发损失量，进而提高合金钢的钼收得率，具有冶炼能源消耗量少、冶炼成本低的特点。

本发明采用的技术方案如下：

一种抑制氧化钼压块高温挥发的添加剂，其组分包括BaO和CaO，以质量百分数计，所述添加剂中BaO含量为5％～85％，CaO含量为10％～90％，其余为杂质。

所述BaO来自于碳酸钡、硫酸钡和氢氧化钡中的一种或几种的混合物。

所述CaO来自于碳酸钙和氢氧化钙中的一种或两种的混合物，或者来自于碳酸钙和氢氧化钙中的至少一种与氧化钙的混合物。

所述添加剂的粒度小于1.500mm。

制备所述添加剂的方法，其过程为：将BaO和CaO混合，得到所述添加剂。

一种氧化钼压块，其组分包括还原剂、氧化钼和所述添加剂，以质量百分数计，所述添加剂含量为氧化钼质量的5％～60％，还原剂含量为氧化钼质量的10％-30％。

所述还原剂为碳粉、硅铁粉或碳化硅粉中的一种或几种的混合物。

制备所述氧化钼压块的方法，其过程为：将还原剂、氧化钼和添加剂压制成型，得到所述氧化钼压块。

所述氧化钼压块的应用，所述氧化钼压块应用于含钼量0.001％～15％钢种的冶炼，钼回收率为95.94％～98.32％。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的抑制氧化钼压块高温挥发的添加剂的组分包括BaO和CaO，以质量百分数计，所述添加剂中BaO含量为5％～85％，CaO含量为10％～90％，该抑制氧化钼压块高温挥发的添加剂不同于现有的抑制剂，本发明的抑制氧化钼压块高温挥发的添加剂中，BaO和CaO组以不同的配比混合，在高温下，BaO的反应能力更强，可以配合CaO，更快捕捉氧化钼，抑制氧化钼挥发，在400-500℃时，MoO₃同时与BaO和CaO反应生成Ca_xBa_(1-x)MoO₄，即发生反应MoO₃+xCaO+(1-x)BaO→Ca_xBa_(1-x)MoO₄，Ca_xBa_(1-x)MoO₄的熔点远远高于MoO₃的熔点，难以挥发，因此就解决了氧化钼易挥发的难题，进而能够提高合金钢的钼收得率，具有冶炼能源消耗量少、冶炼成本低的特点。

本发明的添加剂制备时，将BaO和CaO混合，即得到所述添加剂，其制备过程简单。

本发明的氧化钼压块由于含有本发明的上述添加剂，因此解决了氧化钼易挥发的难题，进而能够提高合金钢的钼收得率，具有冶炼能源消耗量少、冶炼成本低的特点。

本发明氧化钼压块应用于含钼量0.001％～15％钢种的冶炼，由上述本发明的添加剂以及氧化钼压块的有益效果可知，能够提高合金钢的钼收得率，具有冶炼能源消耗量少、冶炼成本低的特点，当应用于电弧炉或转炉中进行钢铁冶炼时，运行成本低廉。

具体实施方式

以下通过实例，对本发明作进一步说明：

实施例1

制备抑制氧化钼压块高温挥发的添加剂，添加剂中化学成分及重量百分比含量为：碳酸钡占添加剂总质量的6.68％，氧化钙占添加剂总质量的93.32％，对应的BaO含量为添加剂总质量的5％，CaO含量为添加剂总质量的90％，碳酸钡和氧化钙的粒度要求控制在1.500mm以下。

在80吨电炉中，冶炼含钼0.15wt～0.25wt％的20CrNiMoH钢种。添加剂各组分按照上述配方含量称量后，均匀混合得到添加剂；氧化钼块中，添加剂配入量为氧化钼(纯物质)质量的5％，还原剂(碳粉)配入量为氧化钼(纯物质)质量的15％，将氧化钼、添加剂和还原剂均匀混合后压制成复合氧化钼块，将复合氧化钼块填装到电弧炉内，再加入固体钢铁料后，兑入铁水，进行冶炼。所得高钼合金钢的钼含量为0.206wt％，钼回收率达到95.94％。

实施例2

制备抑制氧化钼压块高温挥发的添加剂，添加剂中化学成分及重量百分比含量为：碳酸钡占添加剂总质量的23.01％，硫酸钡占添加剂总质量的32.09％，碳酸钙占添加剂总质量的44.90％，对应的BaO含量为添加剂总质量的48％，CaO含量为添加剂总质量的31％，碳酸钡、硫酸钡和碳酸钙的粒度要求控制在1.500mm以下。

在80吨电炉中，冶炼含钼2wt％～4wt％的高钼合金钢种。添加剂各组分按照上述配方含量称量后，均匀混合得到添加剂；氧化钼块中，添加剂配入量为氧化钼(纯物质)质量的18％，还原剂(碳化硅粉)配入量为氧化钼(纯物质)质量的10％，将氧化钼、添加剂和还原剂均匀混合后压制成复合氧化钼块，将复合氧化钼块填装到电弧炉内，再加入固体钢铁料后，兑入铁水，进行冶炼。所得高钼合金钢的钼含量为2.5wt％，钼回收率达到97.35％。

实施例3

制备抑制氧化钼压块高温挥发的添加剂，添加剂中化学成分及重量百分比含量为：碳酸钡占添加剂总质量的80.34％，氧化钙占添加剂总质量的19.66％，对应的BaO含量为添加剂总质量的73％，CaO含量为添加剂总质量的23％，碳酸钡和氧化钙的粒度要求控制在1.500mm以下。

在80吨电炉中，冶炼含钼0.35wt～0.45wt％的22CrMoH钢种。添加剂各组分按照上述配方含量称量后，均匀混合得到添加剂；氧化钼块中，添加剂配入量为氧化钼(纯物质)质量的35％，还原剂(硅铁粉)配入量为氧化钼(纯物质)质量的30％，将氧化钼、添加剂和还原剂均匀混合后压制成复合氧化钼块，将复合氧化钼块填装到电弧炉内，再加入固体钢铁料后，兑入铁水，进行冶炼。所得高钼合金钢的钼含量为0.406wt％，钼回收率达到98.21％。

实施例4

制备抑制氧化钼压块高温挥发的添加剂，添加剂中化学成分及重量百分比含量为：氢氧化钡占添加剂总质量的87.58％，氢氧化钙占添加剂总质量的12.42％，对应的BaO含量为添加剂总质量的85％，CaO含量为添加剂总质量的10.20％，氢氧化钡和氢氧化钙的粒度要求控制在1.500mm以下。

在80吨电炉中，冶炼含钼2wt～6wt％的高钼合金钢种。添加剂各组分按照上述配方含量称量后，均匀混合得到添加剂；氧化钼块中，添加剂配入量为氧化钼(纯物质)质量的60％，还原剂(硅铁粉和碳化硅粉的混合物)配入量为氧化钼(纯物质)质量的26％，将氧化钼、添加剂和还原剂均匀混合后压制成复合氧化钼块，将复合氧化钼块填装到电弧炉内，再加入固体钢铁料后，兑入铁水，进行冶炼。所得高钼合金钢的钼含量为0.601wt％，钼回收率达到98.32％。

Claims

1.一种抑制氧化钼压块高温挥发的添加剂，其特征在于，其组分包括BaO和CaO，以质量百分数计，所述添加剂中BaO含量为5％～85％，CaO含量为10％～90％，其余为杂质。

2.根据权利要求1所述的一种抑制氧化钼压块高温挥发的添加剂，其特征在于，所述BaO来自于碳酸钡、硫酸钡和氢氧化钡中的一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种抑制氧化钼压块高温挥发的添加剂，其特征在于，所述CaO来自于碳酸钙和氢氧化钙中的一种或两种的混合物，或者来自于碳酸钙和氢氧化钙中的至少一种与氧化钙的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种抑制氧化钼压块高温挥发的添加剂，其特征在于，所述添加剂的粒度小于1.500mm。

5.制备权利要求1-4任意一项所述添加剂的方法，其特征在于，其过程为：将含BaO和CaO混合，得到所述添加剂。

6.一种氧化钼压块，其特征在于，其组分包括还原剂、氧化钼和权利要求1-4任意一项所述添加剂，以质量百分数计，所述添加剂含量为氧化钼质量的5％～60％，还原剂含量为氧化钼质量的10％-30％。

7.根据权利要求6所述的一种氧化钼压块，其特征在于，所述还原剂为碳粉、硅铁粉或碳化硅粉中的一种或几种的混合物。

8.制备权利要求6或7所述氧化钼压块的方法，其特征在于，其过程为：将还原剂、氧化钼和添加剂压制成型，得到所述氧化钼压块。

9.权利要求6或7所述氧化钼压块的应用，其特征在于，所述氧化钼压块应用于含钼量0.001％～15％钢种的冶炼。

10.根据权利要求9所述的氧化钼压块的应用，其特征在于，所述氧化钼压块应用于含钼量0.001％～15％钢种的冶炼时，钼回收率为95.94％～98.32％。