[发明专利]黑钨精矿中频炉内合金化冶炼半高速钢轧辊用钢的工艺

说明书

本发明涉及黑钨精矿中频炉内合金化冶炼含半高速钢轧辊用钢S·HSS的工艺，属于钢铁冶金领域。本发明将研磨后的黑钨精矿、还原剂和粘结剂按照一定比例混合压制造球，干燥后备用。先添加部分钢铁料填充中频炉膛体积的1/3，按照配料方案，钨精矿球团称量后装入顶部带孔的铁皮桶中吊入炉内，向炉内加入石灰和萤石造渣，然后继续添加钢铁料将炉膛填满，通电冶炼。钢铁料全部熔化后，向渣面添加铝粉进一步还原。采用本发明，中频炉内黑钨精矿中的钨元素回收率可以稳定达到95％以上，锰元素的回收率达到90％以上，降低了钨、锰合金采购成本。采用本发明，不仅达到回收合金元素的目的，还提高了铸造用钢水质量。

技术领域

本发明涉及黑钨精矿中频炉内合金化冶炼含半高速钢轧辊用钢S·HSS的工艺，属于钢铁冶金领域。

背景技术

轧辊在钢铁轧制工序是消耗件，轧辊的寿命直接影响了轧机的作业率和生产成本。半高速钢轧辊具有较高的硬度、耐磨性和热稳定性，使用寿命长，可以减少换辊次数，提高轧机的作业率，得到了较为广泛的应用。钨在半高速钢中扮演了重要的角色，提高了钢的硬度、耐磨性和红硬性。同时，钨元素是稀有金属，还是重要的战备资源，价格昂贵，近年来每吨钨金属的价格达到25万元以上。钨金属、钨合金的采购成本占高速钢生产企业采购成本的一大部分。钨元素在自然界中一般以钨矿的形式存在，钨金属或钨合金由钨矿冶炼而来，钨合金的生产是高耗能、高污染的行业，属于国家严格控制的行业。

根据冶金原理，钨矿可以在钢铁冶炼时在冶炼炉内被其他元素(如Si、Mn、C等)还原，可以直接采用钨矿替代钨金属或者钨合金冶炼半高速钢。钨氧化物在炼钢中的应用始于20世纪40年代的加拿大，之后在美国、德国、日本和前苏联相继应用于电炉、平炉和感应炉中，代替部分钨铁进行合金化，但国外钨矿资源贫乏，现在仍多用钨铁冶炼含钨钢。

我国冶金工作者自20世纪60年代起就进行了钨矿直接合金化的研究，并进行了一定规模的工业性试验。特别是大连钢厂、南昌钢厂、重庆特钢、上钢五厂等厂多用氧化钼、钨精矿或氧化钼和白钨矿混合代替部分钼铁、钨铁加入到电炉中冶炼W9Mo3Cr4V、W6Mo5Cr4V2、3Cr2W8V、W18Cr4V等高速钢和5CrMnMo、4Cr5W2SiV等模具钢的工业性试验。取得了一定的效果，但是由于电炉冶炼不利于合金元素的回收，导致钨的回收率不稳定，未得到大规模的推广应用。

利用钨矿替代钨合金，可以缩短工艺流程，节能降耗，减少排放，符合国家的产业政策，并可为高速钢企业节约成本。我国的钨矿资源居世界第一位，为钨矿直接在钢铁冶金中的应用提供了得天独厚的条件，研究钨矿在炼钢炉内的直接合金化技术，具有重大的科学价值和现实意义。

发明内容

针对上述问题，本发明专利研究了钨矿加入炼钢炉后在冶炼过程中的物理化学，制定了黑钨精矿在中频炉内合金化冶炼半高速钢轧辊用钢S·HSS的工艺。

一种黑钨精矿中频炉内合金化冶炼半高速钢轧辊用钢S·HSS的工艺，其特征如下：

(1)本发明采用的钨矿为黑钨精矿，矿石品位折合WO₃含量≥65％。黑钨精矿主要成分为MnWO₄，还原后W、Mn元素会进入到钢液中直接合金化，全部替代钨合金，锰合金被替代率达到80％以上。

(2)本发明采用的冶炼炉为中频炉，钨矿中的钨元素回收率稳定地达到95％以上，锰元素回收率达到90％以上。电弧炉采用电弧加热，电弧下区域的温度超过2000℃，容易造成合金元素的挥发烧损，导致合金元素的回收率过低，有时电弧炉还会采用吹氧的手段，加剧了这一现象。从这方面来说，中频炉是最适用于冶炼高速钢的设备，尤其对于钨锰元素的回收，中频炉占据了更大的优势。

(3)本发明中石灰、萤石与后期加入的铝粉还原产物共同构成了中频炉的后期炉渣，起到扩散脱氧、脱硫的作用，提高了钢水质量。

(4)本发明中的含量、纯度、配比等均指质量百分比或质量比例。