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1、铁合金冶炼技术重庆科技学院冶金与材料工程学院第1章 绪 论61.1 铁合金的定义、用途及分类61.2 铁合金生产的主要方法71.3 铁合金生产的历史、现状及其发展趋向12第2章 铁合金冶炼的基本原理192.1铁合金冶炼的一般理论192.2碳热还原法202.3精炼法262.4金属热还原法272.5转炉吹氧法冶炼中、低碳合金原理282.6 选择性还原292.7 有关冶金炉渣30第3章 耐火材料及电极材料353.1 耐火材料的分类、性能及其选择原则353.2铁合金生产常用耐火材料413.3 电极44第4章 硅铁及硅合金544.1 硅及其化合物的物理化学性质544.1.2硅的化学性质544.1.3硅化
2、铁544.2 硅铁的牌号和用途554.3冶炼硅铁的原料564.4硅铁冶炼方法及基本原理594.5 硅铁冶炼工艺操作604. 6配料计算62第5章 硅钙合金645.1硅钙合金牌号及用途645.2钙及其化合物的物理化学性质645.3硅钙合金冶炼原理与方法655.4一步法冶炼硅钙合金665.5配料计算68第6章 高炉锰铁716.1锰及其化合物的物理化学性质716.2高炉锰铁牌号及用途726.3高炉锰铁冶炼原理73高炉锰铁的冶炼是以碳作发热剂和还原剂，在高炉中将锰和铁的氧化736.4高炉锰铁冶炼用的原料766. 5高炉锰铁冶炼操作776. 6高炉冶炼行程调节和特殊炉况处理796.7高炉锰铁生产技术的发
3、展81第7章 电炉高碳锰铁857. 1电炉高碳锰铁牌号及用途857.2电炉法生产高碳锰铁及其冶炼原理857.3电炉法生产高碳锰铁的工艺及操作877.3.2冶炼工艺操作887.4配料计算927.5电炉高碳锰铁生产技术的发展93第8章 高碳铬铁958.1高碳铬铁牌号及用途958.2铬及其化合物的物理化学性质958.3高碳铬铁的冶炼工艺与原理968.4高碳铬铁冶炼操作978.5配料计算100第9章 硅铬合金1039.1硅铬合金牌号及用途1039.2硅铬合金的性质1039.3硅铬合金冶炼工艺及原理1039.4配料计算107第10章 中低碳铬铁11010.1中低碳铬铁牌号及用途11010.2中低碳铬铁冶
4、炼方法11010.3氧气吹炼中低碳铬铁11110.4电硅热法冶炼中低碳铬铁113第11章 微碳铬铁11811.1微碳铬铁牌号及用途11811.2电硅热法冶炼微碳铬铁11811.3热兑法冶炼微碳铬铁123第12章 真空法微碳铬铁13212.1真空法微碳铬铁牌号及用途13212.2真空法微碳铬铁冶炼原理13212.3真空法微碳铬铁冶炼的原料13312.4真空法微碳铬铁冶炼设备13412.5真空法微碳铬铁冶炼操作134第13章 金属铬13613.1金属铬牌号及用途13613.2金属铬制取方法13613.3铝热法生产金属铬136第14章 电解铬14414.1电解铬化学成分14414.2电解铬的生产工艺
5、及操作144第15章 氮化铬铁14715.1氮化铬铁牌号及用途14715.2氮化铬铁的冶炼工艺147第16章 钨 铁14816.1钨的发展简史14816.2钨铁牌号及用途14816.3钨及其化合物的物理化学性质14816.4钨铁冶炼原理14916.5取铁法生产钨铁15016.6积块法生产钨铁15416.7炉外法生产钨铁15516.8国外钨铁生产155第17章钼铁15717.1钼的发展简史15717.2钼铁牌号及用途15717.3钼及其化合物的物理化学性质15817.4钼精矿的氧化焙烧15917.5氧化钼块和钨钼块的生产16317.6钼铁冶炼原理16417.7炉外法生产钼铁16517.8碳热法生
6、产钼铁17117.9等离子炉冶炼钼铁17117.10国外钼铁生产概况171第18章钒铁17318.1钒的发展简史17318.2钒铁牌号及用途17318.3钒及其化合物的主要物理化学性质17418.4五氧化二钒的制取17418.5钒铁的生产方法18318.6 钒铁的冶炼基本原理18318.7电硅热法生产钒铁18418.8铝热法生产钒铁19018.9 硅钒合金的生产19218.10用钒渣直接冶炼钒铁192第19章钛铁19419.1钛的发展简史19419.2钛铁牌号及用途19419.3钛及其化合物的物理化学性质19419.4钛铁冶炼的原材料19519.5钛铁冶炼原理19519.6铝热法生产30%钛铁
7、19619.7 40%钛铁的生产20219.8高钛铁的生产20319.9低铝钛铁的生产20319.10电铝热法生产钛铁20419.11高钛渣的生产20519.12铝粒的制备207第20章 硼 铁20820. 1硼铁牌号及用途20820.2硼及其化合物的物理化学性质20820.3 硼铁冶炼的原材料20920.4硼铁冶炼方法及其基本原理21120.5铝热法生产硼铁21220.6电炉法生产硼铁21720.7积块法生产硼铁21820.8铝热法生产镍硼合金218第21章 磷 铁22021.1磷铁牌号及用途22021.2磷及其化合物的物理化学性质22021.3磷铁冶炼的原材料22121.4配料计算2222
8、1.5磷铁冶炼原理22321.6磷铁冶炼工艺及操作22321.7黄磷回收与磷酸制取225第22章 铌铁22722.1铌铁牌号及用途22722.2铌及其化合物的物理化学性质22722.3含铌矿物及铌矿22822.4铌铁冶炼原理22922.5铝热法生产铌铁230第23章锆 铁23123.1锆铁牌号及用途23123.2锆及其化合物的物理化学性质23123. 3锆铁冶炼原理23223.4锆矿23323.5锆合金的生产233第24章 镍铁和金属镍23624.1镍铁牌号及用途23624.2镍及其化合物的主要物理化学性质23724.3镍铁和金属镍的生产238第25章钴铁和金属钴24125.1钴铁牌号及用途2
9、4125.2钴及其化合物的物理化学性质24225.3钴铁和金属钴的生产243第26章 稀土铁合金24726.1稀土铁合金牌号及用途24726.2稀土元素及稀土化合物的物理化学性质24826.3稀土矿物和含稀土原料25126.4稀土铁合金生产方法25126.5稀土铁合金冶炼原理25226.6电硅热法生产稀土硅铁合金25326.7碳还原法生产稀土硅铁合金25526.8稀土硅铁镁合金生产255第27章多元铁合金25627.1硅钡合金25627.2硅铝合金25827.3硅钙钡合金25927.4硅钡铝合金26027.5硅钙钡铝合金261第1章 绪 论1.1 铁合金的定义、用途及分类1.1.1 铁合金的定
10、义铁合金是由一种或两种以上的金属或非金属元素与铁元素组成的，并作为钢铁和铸造业的脱氧剂、脱硫剂和合金添加剂等的合金。例如硅铁是硅与铁的合金；锰铁是锰与铁的合金；硅钙合金是硅与钙组成的合金。就生产方法与用途而言，铁合金还包括含铁极低的锰、铬、钒及工业硅等合金金属。1.1.2 铁合金的用途铁合金是钢铁工业和机械铸造行业必不可少的重要原料之一，其主要用途：一是作为脱氧剂，消除钢液中过量的氧；二是作为合金元素添加剂，改善钢的质量与性能。随着我国钢铁工业持续、快速地发展，钢的品种、质量的不断扩大和提高，对铁合金产品提出了更高要求，铁合金工业日益成为钢铁工业的相关技术和配套工程。下面概述它们的用途：（1）
11、用作脱氧剂。炼钢过程是用吹氧或加入氧化剂的方法使铁水进行脱碳及去除磷、硫等有害杂质的过程。这一过程的进行，虽然使生铁炼成钢，但钢液中的O含量增加了。O在钢液中一般以FeO的形式存在。如果不将残留在钢中多余的氧去除，就不能浇铸成合格的钢坯，得不到力学性能良好的钢材。为此，需要添加一些与氧结合力比铁更强，并且其氧化物易于从钢液中排除进入炉渣的元素，把钢液中的O去掉，这个过程叫脱氧。用于脱氧的合金叫脱氧剂。钢水中各种元素对氧的结合强度，即脱氧能力，从弱到强的顺序如下：铬、锰、碳、硅、钒、钛、硼、铝、锆、钙。因而，一般炼钢脱氧常用的是由硅、锰、铝、钙组成的铁合金。（2）用作合金剂。合金钢中因其含有不同
12、的合金元素而具有不同的性能。钢中合金元素的含量是通过加入铁合金的方法来调整的。用于调整钢中合金元素含量的铁合金叫合金剂。常用的合金剂有硅、锰、铬、钼、钒、钨、钛、钴、镍、硼、铌、锆等铁合金 。（3）用作铸造晶核孕育剂。改善铸铁和铸钢的性能的措施之一是改变铸件的凝固条件。为了改变凝固条件，通常在浇注前加入某些铁合金作为晶核，形成晶粒中心，使形成的石墨变得细小分散，晶粒细化，从而提高铸件的性能。（4）用作还原剂。硅合金分别用作生产钼铁、钒铁等其他铁合金时的还原剂；硅铬合金、锰硅合金分别用作中低碳锰铁生产的还原剂。（5）其他方面的用途。在有色冶金和化学工业中，铁合金也越来越被广泛地使用。例如，中低碳
13、锰铁用于生产电焊条；硅铝合金用于生产硅铝明中间合金；铬铁用作生产铬化物和镀铬的阳极材料，有些铁合金用作生产耐高温材料。1.1.3 铁合金产品的分类随着现代科学技术的发展，各个行业对钢材的品种、性能的要求越来越高，从而对铁合金也提出了更高的要求。铁合金的品种在不断地扩大，铁合金的品种繁多，分类方法也多。一般按下列方法分类：（l）按铁合金中主元素分类，主要有硅、锰、铬、钒、钛、钨、钼等系列铁合金。（2）按铁合金中含碳量分类，有高碳、中碳、低碳、微碳、超微碳等品种。（3）按生产方法分类，有高炉铁合金，包括高炉高碳锰铁、低硅锰合金、低硅铁等；电炉铁合金，包括高碳锰铁、高碳铬铁、硅铁、锰硅合金、硅铬合金
14、、硅铝合金、硅钙合金、磷铁、中低碳和微碳铬铁、中低碳锰铁、精炼钒铁等；炉外法（金属热法）铁合金，包括金属铬、钼铁、钛铁、硼铁、钒铁、锆铁、高钒铁、钨铁等；真空固态还原法铁合金，包括超微碳真空铬铁、氮化铬铁、氮化锰铁等；转炉铁合金，包括转炉中碳铬铁，转炉低碳铬铁、转炉中碳锰铁等；电解法铁合金，包括电解金属铬、电解金属锰等。此外，还有氧化物压块与发热铁合金等特殊铁合金。（4）含有两种或两种以上合金元素的多元铁合金，主要品种有硅铝合金、硅钙合金、硅钙铝合金、硅钙钡合金、锰硅铝合金、硅铝钡钙合金。.1.2 铁合金生产的主要方法铁合金的生产方法很多，其中大部分铁合金产品是采用火法冶金生产的。根据使用的冶炼设备、操作方法和热量来源，主要有以下几种（详见表l1所示）。1.2.1 按使用的设备分类
