将氧化钼用于如35CrMoA、R102之类的含钼低合金钢冶炼已获得成功，并取得了明显经济效益。
为了进一步摸索氧化钼在高合金钢冶炼中的应用可能性，我们进行了氧化钼用于低碳和超低碳不锈钢冶炼的试验研究工作。
一、氧化钼的物化特性
我们使用的氧化钼有两种牌号：YMo50和YMo54。这两种牌号的氧化钼含钼量分别为50%和54%，每块重量在1.0～5.0kg之间，比重不小于2.5g/cm2，水分不大于0.5%。
二、氧化钼的热力学分析
就电炉－钢包精炼炉双联工艺而言，冶炼不锈钢的炉料组成通常为钢种返回料、高碳铬铁、低磷返回钢和所需的合金料等。因此，炉料中有一定量的碳、硅、铁、铬和锰。例如，对于00Cr17Ni14Mo2钢种。其熔清成分要求如表1所示。
表1 00Cr17Ni14Mo2铜部分元素熔清含量要求
元素 | C | Mn | Si | Cr |
要求含量（%） | 0.70～1.50 | ≤1.00 | ～0.40 | 16.50～18.50 |
氧化钼的主要成分是二氧化钼。当二氧化钼与[Si]、[Mn]、Fe（1）、[C]、[Cr]接触时所产生的反应及其标准。
自由能变化为：
[Si]＋MoO2（s）＝[Mo]＋SiO2（1）………………………………①
△G10＝－39814－1.02T
2[Mn]＋MoO2(s)＝2（MnO）＋[Mo]………………………………②
△G20＝－35814－4.06T
3Fe（1）＋MoO2（s）＝[Mo]＋2FeO（1）…………………………③
△G30＝23186－22.88T
2[C]＋MoO(s)＝[Mo]＋2CO…………………………………………④
△G40＝70386－66.24T
4/3[Cr]＋MoO2（s）＝[Mo]＋2/3（Cr2O3）…………………………⑤
△G50＝79508－103.88T
分别计算上述五个反应在1400℃、1500℃、1600℃、1700℃、1800℃下的△G°，其结果如表2所示。由表2可知，在炼钢温度下，[Si]、[Mn]、Fe（1）、[C]、[Cr]都能还原氧化钼。随着温度的提高，这五种元素与氧化钼的反应可能性按下列程序逐步增大：[Mn]、Fe（1）、[Si]、[C]、[Cr]。
表2 五个反应在不同温度下的△G°值
温度（K） | 1673 | 1773 | 1873 | 1973 | 2073 |
－△G10（4.1868J） －△G20（4.1868J） －△G30（4.1868J） －△G40（4.1868J） －△G50（4.1868J） | 41520 29022 15092 40434 94283 | 41622 28616 17380 47058 104671 | 41724 28210 19668 53682 115059 | 41826 27804 21956 60306 125447 | 41928 27398 24244 66930 135835 |
试验在30t电炉和40t钢包炉上进行。
三、试验钢种与试验工艺
（一）试验钢种包括：0Cr18Mo2、0Cr18Mo2Ca、00Cr17Ni14Mo2、00Cr17Ni14Mo2管。这四个钢种的成品Mo规格要求见表3所示。
表3 四个钢种的成品钼规格要求
钢 种 | 0Cr18Mo12 | 0Cr18Mo2Ca | 00Cr17Ni14Mo2 | 00Cr17Ni14Mo2管 |
成品Mo范围（%） | 1.00～2.00 | 2.00～2.80 | 2.00～3.00 | 1.80～2.50 |
（二）试验工艺
对四个钢种，都采用原有的电炉初炼、钢包炉精炼的双联工艺。并且，根据以往的试验经验，在电炉还原期不增加任何还原剂数量。
1、氧化钼加入方法 氧化钼随炉料一起装入料斗。根据炉料的含钼量，总的配钼量在钢种成品规格要求的中限左右。
2、电炉初炼工艺要点 溶化期不得吹氧助溶或长时间割料。溶化后期加石灰400kg。炉料全溶后开启电磁搅拌10min，然后取样分析。温度在1600℃以上，双管吹氧脱碳。当碳在0.30%～0.40%之间时，加电石3～4kg/t及适量C粉、Si－Fe粉进行还原。还原渣转色后取样全分析两次。按分析结果，用Mo－Fe和有关合金调整Mo及有关元素。成份、温度和渣况符合要求后出钢。
3、钢包炉精炼工艺要点 钢包除渣后加石灰200kg，并取样测温。钢液温度1560℃以上时进真空位吹氧精炼。当氧浓差电势和废气温度下降时，参考总耗氧量决定停氧，并保持67Pa 5min以上。然后，加入合金和脱氧剂及适量石灰。待钢渣搅拌良好后破真空。在座包位取样分析和测温，并加适量的铝粉或硅－铁粉使炉渣具有良好的还原性。根据钢种和分析结果，进行成份微调。温度符合要求后吊包浇注。
四、试验结果与讨论
（一）试验结果
试验的8炉钢的结果如表4所示。
表4 八炉钢的试验结果
初炼炉号 | 精炼炉号 | 钢 种 | 氧化钼加入量（kg） | 氧化钼理论含钼量（%） | 实际钢液量（t） | 成品钼（%） | 氧化钼的钼回收率（%） | 电炉内加入钼－铁量（kg） |
86－1562 | 851－1812 | 0Cr18Mo2 | 630 | 1.18 | 30.0 | 1.27 | 94.29 | － |
86－1701 | 851－1955 | 0Cr18Ma2Ca | 900 | 1.69 | 27.62 | 2.22 | 100 | 60 |
86－1941 | 851－2279 | 0Cr18Mo2 | 600 | 1.13 | 29.82 | 1.38 | 100 | － |
87－1903 | 851－2324 | 0Cr18Mo2 | 500 | 0.94 | 28.82 | 1.37 | 95.97 | 42 |
06－456 | 051－515 | 00Cr17Ni14Mo2管 | 700 | 1.35 | 29.62 | 2.16 | 86.91 | 100 |
06－444 | 051－502 | 0Cr18Mo2Ca | 900 | 1.76 | 27.92 | 2.14 | 83.50 | 70 |
06－537 | 051－608 | 00Cr17Ni14Mo2 | 1100 | 2.16 | 30.12 | 2.13 | 80.8 | 150 |
06－495 | 051－551 | 00Cr17Ni14Mo2 | 1200 | 2.35 | 27.62 | 2.35 | 97.92 | － |
（二）试验结果的讨论
1、氧化钼的钼回收率 由表4可知，随炉料一起装入料斗的氧化钼的钼回收率在80.8%～100%之间，平均为92.3%。略高于使用钼铁的钼回收率。表5是相同工艺、同一类钢种、采用钼铁配钼的钼回收率统计数据。由表5可得，其钼的回收率在80.16%～100%之间，平均为91.32%。
表5 使用钼铁的钼回收率（10炉）
初炼炉号 | 精炼炉号 | 钢 种 | 钼铁加入量（kg） | 钼铁理论含钼量（%） | 实际钢液量（t） | 成品钼（%） | 钼铁回收率（%） |
97－1608 | 951－2023 | 0Cr18Mo2 | 500 | 1.11 | 28.62 | 1.52 | 100 |
95－1523 | 951－1820 | 0Cr18Ma2Ca | 850 | 1.88 | 29.12 | 2.8 | 92.80 |
96－1339 | 951－1565 | 0Cr18Mo2 | 400 | 0.89 | 29.92 | 1.43 | 100 |
97－676 | 951－863 | 0Cr18Mo2Ca | 900 | 2.03 | 28.62 | 2.27 | 90.85 |
97－669 | 951－857 | 0Cr18Mo2 | 400 | 0.90 | 27.62 | 1.14 | 82.93 |
96－634 | 951－743 | 0Cr18Mo2 | 500 | 1.18 | 29.62 | 1.82 | 83.59 |
96－557 | 951－656 | 0Cr18Mo2 | 500 | 1.11 | 28.92 | 1.36 | 90.94 |
97－436 | 951－574 | 0Cr18Mo2 | 600 | 1.44 | 27.62 | 1.31 | 80.16 |
96－419 | 951－507 | 0Cr18Mo2Ca | 900 | 2.03 | 29.12 | 2.16 | 91.92 |
96－258 | 951－330 | 00Cr17Ni14Mo2 | 500 | 1.11 | 30.12 | 2.00 | 100 |
从表4也可看出，在冶炼过程中不追加钼铁的炉号的氧化钼钼回收率均在94%以上。这说明，氧化钼的钼回收率是比较稳定的。
2、氧化钼的还原 不锈钢炉料中的铬、硅、碳等元素的大量存在，使得氧化钼在炉料的不断熔化和氧化期温度的不断提高中得到基本还原，这一点从试验炉号的全熔分析和氧化钼分析的结果得到证实，见表6所示。
表6 氧化钼在电炉熔化期和氧化期的还原
炉号 | 钢种 | 氧化钼配入量（%） | 熔清钼（%） | 氧化钼期钼（%） | 炉料中钼钢含钼量（%） |
86－1562 | 0Cr18Mo2 | 1.18 | 1.32 | 1.39 | 0.29 |
86－1701 | 0Cr18Mo2Ca | 1.68 | 2.10 | 2.28 | 0.33 |
86－1941 | 0Cr18Mo2 | 1.13 | 1.44 | 1.51 | 0.33 |
87－1903 | 0Cr18Mo2 | 0.94 | 1.45 | 1.51 | 0.80 |
06－456 | 00Cr17Ni14Mo2管 | 1.35 | 2.16 | 2.11 | 0.90 |
06－444 | 0Cr18Mo2Ca | 1.76 | 2.24 | 2.26 | 0.53 |
06－537 | 00Cr17Ni14Mo2 | 2.16 | 1.89 | 1.98 | 0.22 |
06－495 | 00Cr17Ni14Mo2管 | 2.35 | 2.66 | 2.55 | 0.06 |
在还原期，由于氧化钼的比重不小于2.5g/cm2，因此，它是在还原炉渣中或在炉渣表面上被进一步还原的。
3、氧化钼对铬的回收率的影响 钢液含铬量在17%左右和较高的钢液温度为反应⑤的向右进行创造了很好的热力学和动力学条件。这使铬的回收率受到了一定影响，见表7。
表7 使用氧化钼与钼铁的不锈钢的铬回收率比较
类型 | 电炉使用氧化钼的铬回收率（7炉） | 电炉使用钼铁的铬回收率（10炉） | ||
铬回 收率 （%） | 平 均 最 高 最 低 | 89.62 95.58 82.10 | 平 均 最 高 最 低 | 91.59 98.66 81.15 |
由表7可知，与钼铁相比，氧化钼的使用使电炉的铬回收率下降了1.97%。因此，加强还原期，特别是出钢前的炉渣的还原是很有必要的。
4、氧化钼中的钼在钢包炉精炼过程中的稳定性 氧化钼一经还原，进入钢液中的钼是相当稳定的。这一点已由钢包炉的精炼过程得到证实。表8是试验炉号的钢种钼在真空吹氧脱碳前后的变化。
表8 试验炉号的钢种钼在真空精炼过程中的变化
炉号 | 钢种 | 真空钼含量（%） | 真空后钼含量（%） | 真空加合金量（t） |
851－1812 | 0Cr18Mo2 | 1.29 | 1.28 | 1.0 |
851－1955 | 0Cr18Mo2Ca | 2.26 | 2.23 | 0.9 |
851－2279 | 0Cr18Mo2 | 1.41 | 1.40 | 1.0 |
851－2324 | 0Cr18Mo2 | 1.42 | 1.40 | 1.1 |
051－515 | 00Cr17Ni14Mo2管 | 2.16 | 2.16 | 1.1 |
051－502 | 0Cr18Mo2Ca | 2.18 | 2.15 | 1.08 |
051－608 | 00Cr17Ni14Mo2 | 2.19 | 2.14 | 1.25 |
051－551 | 00Cr17Ni14Mo2管 | 2.44 | 2.36 | 1.3 |
由表8可知，真空精炼前后的钼含量的变化主要是由合金加入引起的。
五、关于冶炼时间、电耗和钢的含量
（一）试验钢种的冶时和电耗
由试验工艺可知，氧化钼的使用不会影响电炉的冶时和电耗。表9的数据也说明了这一点。
表9 使用氧化钼与钼铁的电炉不锈钢冶时和电耗比较
类 型 | 使用氧化钼的冶时和电耗（7炉） | 使用钼铁的冶时和电耗（10炉） |
平均电耗（KWh/t） 最高电耗（KWh/t） 最低电耗（KWh/t） 平均冶时（min/炉） 最高冶时（min/炉） 最短冶时（min/炉） | 536.1 603 433 206.4 261 154 | 588.5 661 482 232.3 283 195 |
（二）试验钢种的质量
试验钢种的成品化学成份除一炉因设备故障而导致成品碳超过规格外（851－1812），全部符合有关规定。
试验钢种的高倍、低倍检验、机械性能等指标全部符合有关技术要求。
六、经济效益
根据本分厂提供的数据，氧化钼的单价为18706元/t，钼铁的单价为37400元/t（1989年）。
本次试验的钢液总吨位为：231.54t，试验共用去氧化钼6.53t，氧化钼的纯钼量为3.412t。3.421吨纯钼可代替含钼为62%的钼铁为5.577t。因此，本试验可使吨钢炼钢装料成本下降373.28元/t。
七、结束语
（一）氧化钼在电炉－钢包炉双联工艺条件下，能用于低碳和超低碳不锈钢的冶炼。
（二）在本试验工艺条件下，氧化钼的钼回收率平均可达92.30%，略高于钼铁的回收率，但使铬的回收率有所下降。有必要加强还原炉渣的还原性。
（三）将氧化钼用于低碳和超低碳不锈钢的冶炼，吨钢装料成本下降373元，并不影响电炉的冶时和电耗。
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