[发明专利]一种钨矿直接合金化炼钢工艺

说明书

本发明公开了一种钨矿直接合金化炼钢工艺，本发明的含碳钨矿球团是由80%〜85.5%的钨矿、13%〜16.5%的还原剂、1〜2%的催化剂，0.5%〜1.5%的粘结剂组成，先将钨矿、还原剂、催化剂进行破碎并研磨成200目粉料，然后混匀并加入粘结剂压块制成含碳钨矿球团。在电炉装料时将含碳锡矿球团随炉料一起装入炉内，在熔化期含碳钨矿球团发生固态还原，本发明强化固态还原过程，在溶化期结束时使钨矿的还原率达到90%以上，通过还原期加还原剂进一步的贫化，可以使钨的收得率达到95%以上，解决了电炉用钨矿直接合金化时，锡矿固态还原速度慢、固态还原率低、钨的收得率低、直接合金化渣量大的问题；本发明相当于一种单步法工艺，能节省投咨和能源消耗。

技术领域

本发明涉及合金钢冶炼技术领域，特别涉及釆用钨矿直接进行合金化冶炼含钨合金 钢工艺。

背景技术

含钨合金钢生产的关键工艺环节之一是钢冶炼中的合金化工艺。目前冶炼含钨合金 钢进行钨元素的合金化一般采用在装料时加入钨铁，该工艺的生产成本和能耗与铁合金 的消耗量、生产成本和能耗直接相关。考察钨铁合金生产现状可以发现，铁合金的生产能源消耗大，合金收得率低，环境污染严重，劳动强度大，经济效益差。取铁法生产一 吨钨铁（含钨70%)电耗约4000kW，h，沥青焦120kg，焦炭116kg。从钨精矿冶炼钨 铁，由于冶炼设备、工艺等诸多因素，钨精矿中W的回收率只有95%左右。而用钨铁 和钼铁冶炼合金钢，由于高温挥发、随渣损失等因素，钨铁和钼铁的回收率一般也只有 90%~95%左右。所以从钨精矿冶炼钨铁合金然后到冶炼合金钢，W元素总回收率只有 85%〜90%左右。可见，有10%〜15°/。的钨资源在冶炼过程中被浪费。生产钨铁，要产生 大量烟尘和NO_x气体，在冶炼过程中还需要使用A1粒、硝石、硅铁等致癌物质，生产 条件恶劣。取铁法冶炼钨铁，由于复杂的冶炼过程加重了工人劳动强度。

炼钢过程的物理化学变化也具备还原条件。在炼钢过程中加入合金元素的氧化物或. 矿物，通过炼钢过程的还原条件将合金元素还原进入钢中，达到合金化的目的，与铁合金合金化的方法相比，可以不用冶炼铁合金的整套设备，相当于一种单步法工艺，因而 投资和能源消耗都得到节省，降低了钢的合金化成本。用白钨矿代替钨铁冶炼含钨钢， 早在40年代初就已尝试，以后美国、德国、日本相继研究和应用，到了 60年代，前苏 联研究较多，在电炉、平炉、感应炉中应用，国外使用钨精矿品种较多，有天然白钨精 矿、合成白钨精矿、自还原性白钨精矿、白钨和黑钨混合精矿以及黑钨精矿等。还原剂 一般使用铝、硅、碳等物质。混合物球团和块状每个重量为2~10 kg。一般都用压力成 型，干燥处理。自还原性白钨矿一般加在钢包底部，让脱氧后的钢水充分搅拌，钨的加 入量在1%左右。在炉内加入方法有：①将白钨矿随炉料装入，②加液体料之前加入白 钨矿（酸性平炉），③在冶炼过程中将白钨矿加入炉内。国外白钨矿的加入量为3%[W]左右，直接合金化率低。国外钨矿直接合金化工艺主要依靠固态钨矿和固、液态还原剂 间发生的还原反应进行合金化，因此反应速度慢，与炼钢节奏不匹配，收得率低于90 %，渣量大。

我国钨矿蕴藏量及年产量居世界首位，但研究用白钨矿代替钨铁冶炼含钨钢相对较 晚。80年代，大连特殊钢厂与钢铁研究总院对用白钨精矿代替钨铁炼钢进行了实验室试验和工业化试验。白钨矿加入量一般维持在3%左右，收得率在90%以下。太原钢铁公 司在出钢量为18.5〜20t的电弧炉上进行了釆用白钨精矿冶炼3Cr2W8V的工业试验。釆 用优质白钨矿，用硅铁作还原剂，白钨矿加入量达到6%W，熔化期末时，钨的收得率 只有80%左右，因此白钨矿直接合金化过程涉及了整个电炉冶炼过程，包括熔化期、氧 化期和还原期，冶炼过程复杂，工人劳动强度大。由于渣量过大，不少渣自动淌出炉门， 造成白钨矿中钨的回收率只有90%左右。

从国内外现有的钨矿直接合金化工艺可以看出，由于钨矿的熔点高，固态还原速度 慢、固态还原率低，电炉熔化期末收得率仅有80%左右，仍有大量的钨矿未被还原，需 要在后续的还原期继续还原，影响正常的电弧炉操作，而且一般釆用硅铁作还原剂，渣 量大，容易流渣，导致最终收得率低，只有90%左右。

发明内容。