一种钨钼铁合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及矿物提取冶金技术领域，具体涉及一种钨钼铁合金及其制备方法。提供的钨钼铁合金，主体元素组成为：W10~30%，Mo1~10%，余量为铁，同时含有钨和钼，熔点低，作为钨钼系列合金钢炼钢添加剂使用，能有效提高合金钢性能，降低炼钢生产成本；提供的钨钼铁合金制备方法，以低品位钨精矿为原料，经脱水、混料、真空脱磷、混料、还原熔炼制备钨钼铁合金，制备方法流程简单，操作方便，也实现了绿色生产；以低品位钨精矿为原料，原料低价易得，在制备钨钼铁合金的同时又回收了有价元素磷，实现多资源综合回收，提高了经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种铭纟目铁合金及其制备方法
本专利技术涉及矿物提取冶金
，具体涉及一种钨钥铁合金及其制备方法。
技术介绍
钨和钥是两种重要的稀有金属；众所周知，钢铁工业是钨钥的大用户，据统计，40%的钨、80%的钥均用于钢铁工业。钨钥是合金钢中的重要元素，特别是高速钢、工模具钢、不锈钢、耐热钢、磁钢、耐蚀合金和高温合金必不可少的合金元素。其中钨是可生成炭化物的元素，加入钢中可提高钢的韧性，炭化钨的颗粒较细，硬度较高，从而大大提高了钢的硬度和耐磨度。钨增加钢的回火稳定性、红硬性和热强性，增大铁的自扩散激活能，显著提高钢的再结晶温度，从而也提高钢在高温下的蠕变抗力。而钥属缩小Y区元素，在钢中存在于固溶体和炭化物中，钥提高钢的淬透性、热强性，能防止钢的回火脆性；钥能提高钢的剩磁和矫顽力；钥能提高钢在某些介质中的耐蚀性。钢铁工业中，许多牌号的合金钢中既含钨又含钥。(含钥工具钢(钥的深加工一含钥钢之三)，郑鲁，《中国钥业》，1992，2:28)。 钨和钥能用于炼钢的机理，以高速工具钢为例，一般认为(高速工具钢及其热处理工艺，CN85104791A，1986年12月17日公开):钨和钥都是强化碳化物元素，炼钢时，钨、钥元素与碳元素匹配加入，形成碳化物，随着其含量的增多，碳化物相应增多，并且一部分固溶于基体中强化了基体，从而起到提高钢的耐磨耗性、硬度及提高抗回火软化性等的作用；由于高速工具钢中每1%的钥与2%的钨的作用相当，因此可以在一定范围内按此关系来改变钢中的钨、钥的配比而基本不改变钢的性能，为了确保作为各种工具使用时的必要硬度和切削耐久性，钨及钥的加入量要满足一个合适的范围，当加入量满足该范围时，钢中能够形成足够的W、Mo碳化物，从而保证了钢的耐磨耗性、硬度及抗回火软化性，当加入量超过该范围时，则碳化物增加太大，即钨和钥将在钢中形成过多的莱氏体共晶碳化物，且粒度大大增加，这将会恶化钢的热加工塑性，锻造性能、韧性急剧变坏，也使得钢难以用常规的冶金工艺生产。钨钥作为炼钢添加剂使用时，大部分钨钥合金钢的冶炼是采用钥铁和钨铁作合金添加剂，即冶炼时钨是以FeW (铁钨合金或钨铁)形式加入，钥是以FeMo (铁钥合金或钥铁)形式加入，通常是采用湿法冶金，先分别将钨钥伴生矿采用选矿法分离成钨精矿、钥精矿，钨精矿熔炼成FeW，钥精矿生成MoO3再熔炼成FeMo，炼钢时再分别将FeW、FeMo加入进行冶炼。在钨铁和钥铁的生产上，已形成一些成熟的技术，譬如CN200910312621.2、CN201110254516.5、CN02139621.3、CN94111809.6、CN201210000047.9、CN201010503163.3和CN87100348等，这些技术生产的钨铁或钥铁主要用于冶炼含钨特种钢、含钥特种钢或含钨钥合金钢。由于钨铁和钥铁熔化温度高(钥铁170(Tl800°C，钨铁2850°C )，在钢液中熔化困难，熔化速度慢，导致冶炼时间长，钢中W严重偏析，常规预处理是先将钨铁置于废钢上，采用电弧炉使钨铁熔融，熔融速度慢，且得到的是钨分布不均的含钨合金钢，而且由于钨蒸气压低，电弧炉在大气压下作业时，钨变成WO3升华，至少有5%的昂贵钨逸出造成损失；由于钨铁和钥铁的密度大，加入后一般沉入炉底，而且Mo、W在钢液中扩散系数小，因而其成分均匀化困难，如果沉入炉底的钨铁量较多，还会加速炉底损坏，造成穿炉事故，因此在冶炼过程中必须勤搅拌，增大了劳动强度；此外，冶炼钨钥合金钢时是分两次添加钨和钥，增加炉前工操作强度，生产成本高，劳动强度大。为省去生产钥铁和钨铁的工序，节省能源，降低添加合金元素的成本，大连钢厂、南昌钢厂、重庆特钢、上钢五厂等厂采用氧化钥、钨精矿或氧化钥和白钨矿混合代替部分钥铁、钨铁加入到电炉中冶炼W9Mo3Cr4V、W6Mo5Cr4V2等高速钢的工业性试验(利用白钨矿、氧化钥的直接还原合金化冶炼钨钥合金钢，李正邦，张和生，郭培民，《钢铁研究》，1999，3:52-56)，但为了保证钨钥回收率及缩短冶炼时间，冶炼条件很苛刻:需选用高品位的白钨矿(WO3≤70%)、氧化钥(Mo≤50%),要求含水量小于0.5%，并且配料和冶炼控制严格。这种钨钥氧化物直接加入法，由于钨钥氧化物的加入量或者氧化物中的钨钥含量和硫磷含量相对确定，难以通过改变其加入量来扩大冶炼钢种的范围，而且在采用钨钥氧化物直接冶炼时需配置全部炉料40-50%的返回钢和低磷硫粗钢材，为此，抚顺特殊钢公司采用间接加入法生产高速钢(电弧炉钨钥氧化物间接加入合金化生产高速钢，陆锡才，肖玉光，黄承欣，《特殊钢》，2003，1:49-50 ;钨钥氧化物间接加入法生产高速钢，陆锡才，黄承欣，《中国金属学会能源与加工2002学术年会》，578-581)，即在冶炼精钢材过程中还原钨钥氧化物，生产出低磷硫的含钨、含钥或含钨钥两种合金的原料钢，再用原料钢生产各种含钨钥钢种如高速工具钢W9Mo3Cr4V，这种间接加入法能够通过改变白钨矿和钥焙砂的加入量生产含W、Mo的不同成分的原料钢，适应了冶炼钢种的需求，但由于冶炼过程中白钨矿和钥焙砂比重低于钢水，WO3蒸发损失和钥焙砂升华损失，钨钥回收率降低了 6~10%，影响了经济效益。由于钨钥都是高熔点金属，同属于元素周期表的第六族元素，在物理、机械、化学性质及用途上虽然有些差异，但它们的性质和用途非常接近，钨钥的晶格差异很小，前者为0.31585nm，后者为0.31468nm，这样在合金钢中添加钨钥的应变效应就特别小，既然钨钥在多种合金钢中均是有用元素，而且经常是同时使用，这就为开发系列钨钥铁合金提供了应用前景。冶炼钨钥铁合金首选火法即金属热还原法，其原因在于，第一，从现有成熟的冶炼合金技术来看，金属热还原法适宜于冶炼高熔点金属合金，第二，钨钥铁合金是一个复杂的三元复相体系，用金属铝和硅等活泼金属还原钨、钥氧化物为金属且放出大量的热，反应可以自发进行。(《铁合金生产》，冶金生产技术丛书，冶金工业出版社，1975年9月；李洪柱主编，《稀有金属冶金学》，冶金工业出版社，1990年5月)。关于钨钥铁合金的制备，已经有一些试验室研究和报道: 钢铁研究总院赵锡群等(钨钥铁复合合金的研制，赵锡群，武文斌等，《铁合金》，2003，5:15-18)以钨精矿(白钨矿TO366.79%)、熟钥精矿(含Mo0367.5%)和铁精矿(巴西铁精矿，TFe67.5%，FeO0.1%)为原料，加入钢屑、铝粒、硅铁、萤石等辅料，采用铝、硅热还原法进行冶炼，经过炉料烘干水份一配料一混合一预热至30(T40(TC —点火熔炼一冷却一精整流程，得到含146~49%^019~21%、0).49%、Fe28%左右的合金锭，密度为11.24g/cm3，熔化温度1496~1538°C。重庆大学材料科学与工程学院蒋汉祥等(铝硅热法冶炼FeWMo合金，蒋汉祥，孙善长等，《重庆大学学报》，2002，6:78)提出铝硅热法冶炼FeWMo合金工艺，以原料黑钨矿(W0365.00%)、白钨矿(W0366.19%)、氧化钥(Μο0372.75%)、铁矿(TFe66.75%, Fe08.60%)、硅铁、铝粉、石灰粉、萤石、硝石和铁鳞，熔炼工艺为:配料一混料一预热一铺底料一点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钨钼铁合金，其特征在于：所述钨钼铁合金主体元素组成为：W10~30%，Mo1~10%，余量为铁。

【技术特征摘要】
1.一种钨钥铁合金，其特征在于:所述钨钥铁合金主体元素组成为:W1(T30%，Mo I~10%，余量为铁。2.根据权利要求1所述的钨钥铁合金，其特征在于:所述钨钥铁合金主体元素组成为:W10~20%，Mo3~5%，余量为铁。3.根据权利要求1所述的钨钥铁合金，其特征在于:所述钨钥铁合金还含有杂质元素，其杂质元素组成为:碳≤1.0%、P≤0.1%、S≤0.1%、Si ( 1.0%、Mn ( 0.6%。4.根据权利要求1所述的钨钥铁合金，其特征在于:所述钨钥铁合金还含有杂质元素，其杂质元素组成为:碳≤1.0%、P ≤0.1%、S ≤0.1%、Si ( 1.0%、Mn ( 0.6%、Cu ( 0.25%、As ( 0.1%、Sb ( 0.05%、Sn ( 0.10%、Al ( 0.1%。5.—种鹤钥铁合金制备方法，其特征在于:以低品位鹤精矿为原料制备鹤钥铁合金，所述钨精矿含WO3 ( 35%、P5~12%和Mo2~10%，该方法包括以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵维根，郭培民，楚慧慧，赵龙飞，
申请(专利权)人：嵩县开拓者钼业有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41