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1、铁合金生产,1,钢铁冶金概论 -铁合金生产,主讲:冶金工程系 陈 韧,铁合金生产,2,主要内容,一、概 述 二、铁合金的生产方法 三、硅系、锰系及铬系合金的生产 四、其它铁合金生产简介,铁合金生产,3,一、概 述,1.铁合金的定义 由一种或一种以上的金属和非金属元素与铁组成的合金，称为铁合金；铁合金还包括有其它非铁质元素组成的合金。 2.用途 脱氧剂： 炼钢过程为脱C而吹入大量的氧，部分残留在钢中，影响钢材质量，需加入与氧亲和力强的合金，形成氧化产物进入炉渣去除，用于脱氧的合金称为脱氧剂；常用如Fe-Si、Fe-Mn、Mn-Si、Al等； 合金剂： 炼钢过程用于调整钢的化学成分使钢合金化的元素
2、或合金称合金剂。,铁合金生产,4,3.铁合金的分类,普通铁合金,特种铁合金,Si系铁合金:Fe-Si,Ca-Si,工业Si,Mn系铁合金:高、中、低CFe-Mn,Mn-Si,金属Mn,Cr系铁合金:高、中、低CFe-Cr,Cr-Si,金属Cr,其它铁合金:Fe-P,Fe-W,Fe-Ni,Fe-Ti,Fe-Mo,Fe-V,Fe-Nb,Fe-B等,Fe-Zr,N-化铁合金:Mn系,Cr系,发热铁合金:高、低CFe-Cr,Fe-Nb,氧化物压块:MoO3、WO3,钙系复合脱氧剂：Ca、Si、Mn、Al复合合金,铁合金生产,5,二、铁合金的生产方法,1、高炉法 2、电炉法 3、炉外法 4、真空电阻炉法
3、 5、氧气转炉法,铁合金生产,6,1、高炉法,主要用于生产易还原元素铁合金和低品位铁合金。目前主要用于生产Fe-Mn，生产过程与高炉法生铁冶炼基本相同； 优 点： 连续式生产；生产效率高；成本低 缺 点： 炉内温度低难还原元素不能被还原，生产品种有限,铁合金生产,7,2、电炉法-分为矿热炉和电弧炉（精炼炉）两种,铁合金生产,8,3.炉外法,铁合金生产,9,用硅、铝、或铝镁合金作还原剂，依靠反应产生的化学热进行冶炼，在筒式炉中进行； 主要用于生产Fe-Mo、Fe-Ti、Fe-B、Fe-W等。,铁合金生产,10,4.真空电阻炉法,功 能： 主要用于生产含氮合金、含碳极低的微碳Fe-Cr（C0.01
4、0.05%）； 工 艺： 将压制成型块料装入电阻炉内，依靠电流通过电极时的电阻热加热，同时抽气。脱碳反应是在固态下进行，生产为间歇式。,铁合金生产,11,5.氧气转炉法,原 料： 液态碳素合金、纯氧、冷却剂及造渣材料； 工 艺： 将液态碳素合金兑入转炉，高压氧气经氧枪入炉进行吹炼，依靠氧化反应放出的热量脱碳，通过耗氧量判断终点。 按操作工艺特点分为连续式和间歇式，无熔剂法和有熔剂法。,铁合金生产,12,三、硅系、锰系及铬系合金的生产,1.硅系铁合金,2.锰系铁合金,3.铬系铁合金,铁合金生产,13,1.硅系铁合金,1）主要品种 硅铁、工业硅、含硅脱氧剂； 2）硅铁冶炼的主要原材料 硅石（SiO
5、297%）、含铁原料（碳素钢屑）、碳质还原剂； 3）主要反应： SiO2+2C+Fe=Fe-Si+CO,铁合金生产,14,2.锰系铁合金,1）主要品种 高、中、低碳Fe-Mn、Mn-Si合金及金属Mn； 2）碳素锰铁冶炼的主要原材料 电炉熔剂法生产碳素Fe-Mn的原料为锰矿（MnO2）、还原剂（焦炭）、熔剂（石灰） 3）主要反应： MnO2Mn2O3+O2 Mn2O3 Mn3O4+O2 Mn3O4 MnO+O2 MnO+C Mn+CO FeO+C Fe+CO MnO.SiO2+CaO CaO.SiO2+MnO（R1.21.4）,铁合金生产,15,3.铬系铁合金,1）主要品种 碳素、中低碳、微碳
6、Fe-Cr、Cr-Si合金、金属Cr； 2）碳素铬铁冶炼的主要原材料 铬矿（Fe,Mg)O(Cr,Al,Fe)2O3、还原剂（焦炭）、硅石(SiO2)(用于调整炉渣粘度) 3）主要反应： Cr2O3+CCr+CO Cr2O3+CCr3C2+CO Cr2O3+CCr7C3+CO Cr2O3+CCr23C6+CO,铁合金生产,16,四、其它铁合金生产简介(Fe-W),1. Fe-W的用途 细化晶粒(钢锭不容易产生裂纹)； 与C形成W-C,增加红硬性冲击强度、耐磨性； 耐酸、热合金； 电接触点合金,铁合金生产,17,2.钨 矿,除稀有的钨辉矿WS2外其余均以钨酸盐形式存在； 主 要： 黑钨矿（FeO
7、.MnO）WO3 白钨矿 CaO.WO3,铁合金生产,18,3.冶炼原理,用碳作还原剂化学反应： 2/3WO3+2C2/3W+2CO T始=963K WO3+7/3C1/3W2C+2CO T始=959K 用硅、铝作还原剂化学反应： 2/3WO3+Si2/3W+SiO2 由于单位炉料发热量低所以必须加入Al以增大炉料发热值！ 2/3WO3+4/3Al2/3Al2O3+2/3W,铁合金生产,19,4.钨铁冶炼,钨铁的生产方法的决定因素：含W7080%的Fe-W熔化温度为29733273K，所以在电炉条件下合金在炉内为半熔融态，不可能从炉内流出！,.积块法,.炉外法,.取铁法,铁合金生产,20,积块
8、法,设 备： 小型单相炉或三相电炉（3002500KVA） 原 料： 钨精矿+还原剂（沥青焦、FeSi）+造渣剂（CaF2、Mg砂） 工 艺：,铁合金生产,21,炉外法工艺,铁合金生产,22,取铁法工艺过程,精炼期,取铁期,贫化期,铁合金生产,23,精炼期,目 的： 增加合金含W量，降低合金Mn、Si、C（依靠氧化去除） 主要反应： WO3+3MnW+3MnO WO3+3Si2W+3SiO2 WO3+3C2W+3CO,铁合金生产,24,取铁期,取铁期是精炼期的继续，加入少量精矿保持（WO3），防止炉渣过热，因此可以限制渣中杂质的还原。 主要反应： WO3+3CW+3CO FeO+CFe+CO,铁合金生产,25,贫化期,目的：用焦碳和75FeSi彻底还原渣中（WO3）0.5% 主要反应： WO3+3CW+3CO 2WO3+3SiW+3SiO2 （主要在渣面进行）,
