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1　矿物直接合金化冶炼合金钢的战略意义1

1.1　高速工具钢及模具钢的重要性1

1.1.1 高速工具钢的重要性1

1.1.2　模具钢的重要性3

1.1.3　基体钢3

1.2　各国发展高速工具钢因地制宜的资源战略4

1.3　我国钨钼钒资源的战略优势5

1.3.1　钨资源的优势与开发状况5

1.3.2　钼资源的优势5

1.3.3　钒资源的优势及利用5

1.3.4　发挥资源的战略优势6

1.4　我国高速工具钢、模具钢的生产现状6

1.4.1 高速工具钢生产现状6

1.4.2　模具钢生产现状9

1.5　矿物直接合金化冶炼合金钢10

参考文献13

2　矿物直接合金化冶炼合金钢的发展概况14

2.1　传统工艺流程冶炼工、模具钢存在的问题14

2.1.1　传统工艺流程14

2.1.2　存在问题15

2.2　矿物直接合金化冶炼合金钢工作的开展16

2.2.1 白钨矿代替钨铁直接合金化的发展16

2.2.2　钼精矿代替钼铁直接合金化的发展20

2.2.3　钨、钼混合氧化物矿直接合金化的发展22

2.2.4　钒氧化物矿及钒渣直接合金化的发展24

2.3　矿物直接合金化冶炼合金钢存在的问题26

2.3.1 钨、钼氧化物矿直接合金化存在的问题26

2.3.2　钒氧化物矿及钒渣直接合金化存在的问题28

2.4　矿物直接合金化冶炼合金钢的技术对策29

2.4.1 钨、钼氧化物矿直接合金化的技术对策29

2.4.2　钒氧化物矿及钒渣直接合金化的技术对策31

参考文献33

3　矿物直接合金化冶炼合金钢的基础理论研究35

3.1 白钨矿直接合金化热力学分析35

3.1.1　WO3还原热力学数据35

3.1.2　CaWO4还原热力学数据40

3.1.3 白钨矿还原热力学状态图43

3.1.4 白钨矿直接合金化过程实际自由能的计算51

3.2　氧化钼矿直接合金化热力学分析59

3.2.1　MoO3还原热力学数据59

3.2.2　CaMoO4还原热力学数据64

3.2.3　氧化钼矿还原热力学状态图67

3.2.4　氧化钼矿直接合金化过程实际自由能的计算73

3.3　V2O5直接合金化热力学分析81

3.3.1　钒氧化物还原热力学数据83

3.3.2　钒氧化物还原热力学状态图89

3.3.3　钒氧化物矿直接合金化过程实际自由能的计算92

3.4　白钨矿直接合金化动力学分析107

3.4.1 白钨矿低温还原反应动力学107

3.4.2 白钨矿铁浴还原反应动力学113

3.4.3 白钨矿高温还原反应动力学116

3.5　氧化钼直接合金化动力学分析120

3.5.1 氧化钼低温还原反应动力学120

3.5.2　氧化钼铁浴还原反应动力学123

3.5.3　氧化钼高温还原反应动力学127

3.6　钒氧化物直接合金化动力学分析127

3.6.1　V2O5直接合金化动力学研究方法128

3.6.2　硅还原V2O5差热曲线及反应产物分析129

3.6.3　硅还原V2O5反应动力学分析130

参考文献133

4　矿物直接合金化冶炼合金钢的关键技术135

4.1　白钨矿直接合金化的还原剂135

4.1.1　硅铁还原白钨矿137

4.1.2　炭粉还原白钨矿138

4.1.3　硅铁和炭粉混合还原白钨矿140

4.1.4　碳化硅还原白钨矿141

4.2　氧化钼挥发的抑制142

4.2.1 空气中氧化钼挥发的热力学142

4.2.2　氧化钼的蒸气压143

4.2.3 空气中氧化钼挥发的动力学144

4.2.4　氧化钼挥发的抑制方法146

4.3　同时加入白钨矿和氧化钼的方法148

4.4　泡沫渣和大沸腾现象149

4.4.1 炉渣成分对炉渣泡沫化程度影响150

4.4.2　还原剂配比对炉渣泡沫化程度影响150

4.4.3　产生气体量对炉渣泡沫化程度的影响151

4.5　渣量控制152

4.5.1 白钨矿直接合金化工艺渣量计算152

4.5.2　氧化钼直接还原工艺渣量计算156

4.5.3 同时加入白钨矿和氧化钼直接合金化工艺渣量计算160

4.5.4　渣量控制原则162

参考文献163

5　矿物直接合金化冶炼合金钢的设备——反应器164

5.1 电弧炉EAF164

5.1.1 电源的选择164

5.1.2 电弧炉功率167

5.1.3　电弧炉结构168

5.1.4 电磁搅拌170

5.1.5　虹吸出钢170

5.1.6　电弧炉底吹技术171

5.2　钢包精炼炉LF173

5.3　真空精炼炉VD175

5.3.1 脱氢176

5.3.2　脱氮178

5.3.3　脱氧178

参考文献180

6　矿物直接合金化冶炼合金钢的工业试验181

6.1 白钨矿和氧化钼直接合金化冶炼高速钢的工业试验181

6.1.1 直接合金化冶炼高速钢和传统工艺的对比181

6.1.2　用钨铁和钼铁冶炼M2高速钢183

6.1.3　用白钨矿代替钨铁冶炼M2高速钢185

6.1.4　用氧化钼代替钼铁冶炼M2高速钢186

6.1.5 完全用白钨矿和氧化钼代替钨铁和钼铁冶炼M2高速钢187

6.1.6 白钨矿和氧化钼直接合金化对钢材质量的影响190

6.2　钨钼钒氧化物矿直接合金化冶炼高速钢的工业试验193

6.2.1　工业试验条件193

6.2.2　工艺特点195

6.2.3　工业试验结果196

参考文献198

7　矿物直接合金化冶炼合金钢的应用效果及开发前景200

7.1　应用效果200

7.1.1 冶炼时间与电耗200

7.1.2　低倍组织与碳化物不均匀度201

7.1.3　非金属夹杂物及钢中气体含量202

7.1.4　经济效益及鉴定意见202

7.2　高速工具钢及模具钢的集中生产与深加工203

7.2.1　集中生产与标准生产203

7.2.2　采用新装备与新技术204

7.2.3　深加工204

7.3　应用开发前景205

7.3.1 变资源出口为成品出口205

7.3.2　冶炼成本降低205

7.3.3　开发中西部206

参考文献206

附录207

附录1 作者负责的氧化物矿直接合金化课题组开展的课题207

附录2　作者负责的氧化物矿直接合金化课题组八年来发表的论文208

附录3　作者负责的氧化物矿直接合金化课题组八年来的研究成果210

附录4　作者负责的氧化物矿直接合金化课题组获得的专利及专有技术211

附录5　氧化物矿直接合金化课题工业化生产规模213

附录6　“863”计划“熔融还原冶炼高速钢”通过国家验收213