白鎢礦和氧化鉬直接還原合金化冶煉高速鋼

1、白鎢礦和氧化鉬直接還原合金化冶煉高速鋼白鎢礦和氧化鉬直接還原合金化冶煉高速鋼李正邦郭培民張和生馮仲渝鄧旭初李順成李崎摘要對(duì)白鎢礦和氧化鉬直接還原合金化進(jìn)行了熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算和分析，結(jié)果表明：煉鋼過(guò)程中，［C］、［Si］、［Al］都能還原白鎢礦和氧化鉬；(WO3)和(MoO3)還原過(guò)程的限制性環(huán)節(jié)分別是WO3及MoO3在熔渣中的擴(kuò)散。并成功進(jìn)行了全部用白鎢礦和氧化鉬冶煉高速鋼M2(M2Al)的工業(yè)試驗(yàn)。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞白鎢礦氧化鉬直接還原高

2、速鋼SmeltingHighSpeedSteelwithDirectReducingAlloyingofScheeliteMolybdenumOxideLiZhengbangGuoPeiminZhangHesheng(CentralIronSteelResearchInstituteBeijing100081)FengZhongyuDengXuchuLiShunchengLiQi(ChongqingSpecialSteelCoLtd)A

3、bstractAbstractThethermodynamickiiccalculationanalysisresultsofdirectreducingalloyingofscheelitemolybdenumoxideshowthatduringsmeltingofsteelthescheelitemolybdenumoxidecanbereducedby［C］［Si］［Al］therestrictivefactf(WO－)(MoO

4、3)reducingisthediffusionof(WO3)(MoO3)inslag.TheindustrialtrialfsmeltinghighspeedsteelM2(M2Al)allwithscheelitemolybdenumoxidehasbeenconductedsuccessfully.MaterialMaterialIndexIndexScheeliteMolybdenumOxideDirectReductionHi

5、ghSpeedSteel近年國(guó)內(nèi)外冶金界紛紛探索氧化物礦直接還原合金化工藝［1～4］，但單加入鎢精礦，鎢合金化極限量為5%［4］，鎢精礦與鉬精礦混合加入，WMo合金化極限量?jī)H4%［5］，繼續(xù)增加氧化物礦量，冶煉時(shí)間增長(zhǎng)，電耗劇增，合金收得率下降。雖然我國(guó)鉬的資源豐富，但用氧化鉬直接合金化僅占13%［6］，絕大多數(shù)含鉬鋼仍用鉬鐵形式加入。為此，本文對(duì)氧化物礦直接還原進(jìn)行熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)的計(jì)算與分析，為選擇冶金反應(yīng)器、確定工藝流程、設(shè)計(jì)軟件提

6、供依據(jù)。1用白鎢礦和氧化鉬冶煉高速鋼的熱力學(xué)分析用白鎢礦和氧化鉬冶煉高速鋼的熱力學(xué)分析1.1CaWO4的還原熱力學(xué)白鎢礦的主要成分是CaWO4熔點(diǎn)為1579℃，密度為5.456gcm3［5］。用［C］、［Si］、［Mn］、［Fe］、［Al］還原白鎢礦的熱力學(xué)狀態(tài)圖如圖1所示［6］。從圖1可見(jiàn)，在煉鋼溫度下，［C］、［Si］和圖2還原(MoO3)的ΔGT圖Fig.2ΔGTdiagramofreducingMoO31.3冶煉M2鋼的實(shí)際自由

7、能ΔG計(jì)算在實(shí)際的煉鋼過(guò)程中，反應(yīng)一般不在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行，因此必須用化學(xué)反應(yīng)等溫方程式ΔG=ΔGRTlnJ來(lái)判斷反應(yīng)能否進(jìn)行。最終能否發(fā)生還原反應(yīng)及反應(yīng)平衡狀態(tài)取決于煉鋼溫度、爐渣成分(堿度、氧化性等)和鋼液中各物質(zhì)含量。根據(jù)M2鋼成分(表1)和爐渣成分(表2)能夠計(jì)算出用［C］、［Si］、［Mn］、［Fe］和［Al］還原CaWO4、(WO3)和(MoO3)的實(shí)際反應(yīng)自由能。從表3可見(jiàn)，［Fe］、［Mn］、［C］、［Si］和［Al］完全

8、可以還原(WO3)、(MoO3)和CaWO4。表1M2M2鋼的成分鋼的成分TableTable1ChemicalChemicalcompositioncompositionofofsteelsteelM2M2鋼中元素［C］［Mn］［Si］［Al］［V］［Cr］［W］［Mo］含量%0.850.200.300.202.04.06.05.0表2熔渣成分熔渣成分TableTable2IngredientIngredientofofslagsla

9、g組分CaOSiO2MgOAl2O3FeOWO3MoO3MnOV2O5Cr2O3其它含量%48.022.010.07.05.02.01.51.00.51.02.0表3還原還原CaWOCaWO4、(WO(WO3)和(MoO(MoO3)的ΔG(1ΔG(1873873K)K)TableTable3ΔGΔGofofreducingreducingCaWOCaWO4(WO(WO3)(MoO(MoO3)atat1873K1873K還原反應(yīng)自由能ΔG

10、kJ還原物質(zhì)［Fe］［Mn］［C］［Si］［Al］(WO3)(MoO3)CaWO4(s)104.87144.5928.45157.44197.1657.87237.99277.71113.97299.75339.47152.75391.48432.05213.912(WO(WO3)和(MoO(MoO3)的還原動(dòng)力學(xué)的還原動(dòng)力學(xué)(WO3)的還原過(guò)程是由多個(gè)環(huán)節(jié)組成的，主要包括(WO3)擴(kuò)散到反應(yīng)界面、在界面發(fā)生還原反應(yīng)以及反應(yīng)產(chǎn)物［W］擴(kuò)