冶金工程概论-5铁合金生产

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1、5铁合金生产冶金工程概论——5主要内容了解什么是铁合金铁合金的类别铁合金的炼钢生产中的作用铁合金生产方法铁合金的定义铁与一种或几种元素组成的中间合金。主要用于钢铁冶炼。在钢铁工业中一般还把所有炼钢用的中间合金，不论含铁与否（如硅钙合金），都称为“铁合金”。习惯上还把某些纯金属添加剂及氧化物添加剂也包括在内。铁合金的用途①合金添加剂。按钢种成分要求，添加合金元素到钢内以改善钢的性能。铁合金的主体元素一般熔点较高，或者它的氧化物难于还原，难于炼出纯金属，如与铁在一起则较易还原冶炼。在钢铁冶炼中使用铁合金,其中含铁非但无害,而因为易熔于钢水反较有利。因此，炼钢过程中脱氧和添加合金,大多以铁合

2、金的形式加入。铁合金一般很脆,不能作为金属材料使用。②脱氧剂。在炼钢过程中脱除钢水中的氧，某些铁合金还可脱除钢中的其他杂质如硫、氮等。③孕育剂。在铸铁浇铸前加进铁水中，改善铸件的结晶组织。此外，还用作以金属热还原法生产其他铁合金和有色金属的还原剂；有色合金的合金添加剂；还少量用于化学工业和其他工业铁合金的品种和分类品种用途作为炼钢脱氧剂，应用最广泛的是锰铁和硅铁。强烈的脱氧剂为铝(铝铁)、硅钙、硅锆等（见钢的脱氧反应）。用作合金添加剂的常用品种有：锰铁、铬铁、硅铁、钨铁、钼铁、钒铁、钛铁、镍铁、铌(钽)铁、稀土铁合金、硼铁、磷铁等。各种铁合金又根据炼钢需要，按合金元素含量或含碳高低规定

3、许多等级，并严格限定杂质含量。含有两种或多种合金元素的铁合金叫做复合铁合金，使用这类铁合金可同时加入脱氧或合金化元素，对炼钢工艺有利，且能较经济合理地综合利用共生矿石资源。常用的有：锰硅、硅钙、硅锆、硅锰铝、硅锰钙和稀土硅铁等。铁合金的生产方法铁合金根据产品品种和质量要求采用不同的冶炼方法，生产方法主要有：碳还原法（高炉、电炉）、金属热还原法和电解法；精炼方法主要有：脱硅精炼、吹氧、真空固态脱碳等某些合金元素在矿石中含量很低，必须先进行富集，包括选矿和湿法冶金或火法冶金处理，提取纯净的氧化物或其他中间产品，再行冶炼。高炉冶炼产品锰铁镜铁（含锰30％以下的锰铁）低硅硅铁（含硅10～15％

4、）镍铁等等电炉还原冶炼铁合金产品绝大部分用还原电炉冶炼。产品主要有硅铁碳素锰铁锰硅合金碳素铬铁钨铁硅铬合金硅钙合金磷铁在还原电炉内用矿石配加焦炭或其他碳质还原剂依靠电能加热进行冶炼。运行时电极插入炉料，除电极端部和焦炭颗粒之间产生电弧外，主要通过炉料和炉渣的电阻热加热。还原时锰和铬等元素同时与碳结合成碳化物,因此冶炼锰铁、铬铁时,得到的是含碳高的产品。炼得的铁合金熔液和熔渣每隔一定时间从出铁口放出。熔点特高的铁合金（如钨铁）不能放出，则用取铁法或结块法生产。为了保持电极合理深插、炉况稳定，必须控制好炉膛电阻。炉膛电阻受炉料组成、还原用炭的种类及其粒度和数量、炉渣的化学成分、炉膛尺寸和电

5、极间距、炉内温度分布等因素的影响。用作还原剂的焦炭同时是炉料中传导电能并对炉膛电阻起主要影响的因素。焦炭颗粒较细有利于在炉料中均匀分布而且具有较高的电阻率。电阻率较高的焦炭，例如低温焦、煤气焦，或配加煤、木炭、木片，可以提高炉膛电阻，有利于电极深插。金属热还原法用铝或硅作还原剂进行金属氧化物的还原。由于反应激烈、集中，释放出大量热能，产生高温，在一定条件下还原反应可自动进行，使金属和炉渣全部熔化，炼得铁合金产品。铝热法用铝作还原剂,反应一般都能自动进行,用不加热的反应器冶炼，所以又称炉外法。常用于钛铁、钼铁、高钒铁、硼铁和金属铬等的生产。铝热法冶炼设备是简单的铁制圆筒形熔炼反应器，由两

6、个半筒或几部分组成。便于拆卸更换。反应器（也称炉筒）可安放在预先做好的砂窝上，或放在可移动的、铺有耐火材料的小车上。反应器和砂窝都要预先干燥，以防爆炸。冶炼设备要有排烟装置。铝热法的冶炼操作有两种方式：①上部点火，如用于冶炼钼铁。②下部点火，如用于冶炼钒铁。电硅热法用硅（一般为75％硅铁）作还原剂进行金属热法冶炼时，因热量不足，采用电炉冶炼，通过电能补充加热。一般在还原冶炼之后，随即添加氧化物或矿石进行脱硅精炼，得到低碳、低硅的产品，常用于钒铁、钨铁的生产。铁合金的精炼电炉精炼高碳的锰、铬铁合金在电炉内进行氧化脱碳精炼，因碳化物比较稳定，难于得到低碳产品，所以生产中通常采用脱硅精炼法，

7、以低碳含硅合金（如硅铬、锰硅）配加石灰、矿石在电炉内进行脱硅精炼。热兑法通过液态金属冲兑入液态熔渣进行脱硅精炼的方法，按发明人姓氏(R.Perrin)又称为佩兰法。主要用于铬铁的精炼，近年也用于锰铁的精炼。采用两个盛桶逆流冲兑，由于热兑时形成充分搅拌，反应激烈而脱硅效果好。吹氧法向熔融金属吹入工业纯氧，使粗炼合金中的碳、硅等元素氧化而获得中、低碳产品。此法现用于生产中、低碳铬铁和中、低碳锰铁。真空固态脱碳含碳高的铁合金在真空固态条件下进行脱碳反