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白鎢礦和氧化鉬直接還原合金化進行了熱力學和動力學計算和分析，結果表明：煉鋼過程中，［C］、［Si］、［Al］都能還原白鎢礦和氧化鉬；(WO3)和(MoO3)還原過程的限制性環(huán)節(jié)分別是WO3及MoO3在熔渣中的擴散。并成功進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。關鍵詞關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近年國內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合金化極限量僅4%［5］，繼續(xù)增加氧化物礦量，冶煉時間增長，電耗劇增，合金收得率下降。雖然我國鉬的資源豐富，但用氧化鉬直接合金化僅占13%［6］，絕大多數含鉬鋼仍用鉬鐵形式加入。為此，本文對氧化物礦直接還原進行熱力學及動力學的計算與分析，為選擇冶金反應器、確定工藝流程、設計軟件提

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

7、能ΔG計算在實際的煉鋼過程中，反應一般不在標準狀態(tài)下進行，因此必須用化學反應等溫方程式ΔG=ΔGRTlnJ來判斷反應能否進行。最終能否發(fā)生還原反應及反應平衡狀態(tài)取決于煉鋼溫度、爐渣成分(堿度、氧化性等)和鋼液中各物質含量。根據M2鋼成分(表1)和爐渣成分(表2)能夠計算出用［C］、［Si］、［Mn］、［Fe］和［Al］還原CaWO4、(WO3)和(MoO3)的實際反應自由能。從表3可見，［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還原反應自由能ΔG

10、kJ還原物質［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)的還原動力學的還原動力學(WO3)的還原過程是由多個環(huán)節(jié)組成的，主要包括(WO3)擴散到反應界面、在界面發(fā)生還原反應以及反應產物［W］擴