冶金工程概论5铁合金生产Word下载.docx
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有色合金的合金添加剂;
还少量用于化学工业和其他工业
作为炼钢脱氧剂,应用最广泛的是镒铁和硅铁。
强烈的脱氧剂为铝(铝铁)、硅钙、硅错等(见钢的脱氧反应)。
用作合金添加剂的常用品种有:
镒铁、辂铁、硅铁、鹄铁、钳铁、饥铁、钛铁、礫:
铁、饥(袒)铁、稀土铁合金、硼铁、磷铁等。
含碳高低规定许多等级,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:
镒硅、硅钙、硅错、硅镒铝、硅镒钙和稀土硅铁等。
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Ma52~80
0・5〜7.3
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腿魚剂•合金雨加剂
电炉吹氧
Mi75〜80
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黑炉
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电炉(碳还
Si87〜95
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铁・75%
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確曲合金
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1.20.03
合金添加剂
电炉艮炉(B{还XO
Ni2370
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IPX剂
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1.0
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合金潘加剂
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合金恳加剤
电磁的法,出热法
V40,60,80
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合金津加刑
怡热法
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锯热法
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电炉
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铁合金根据产品品种和质暈要求采川不冋的冶炼方法,
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,包扌舌选矿和湿法冶金或火法冶金处理,据取纯净的氧化物或其他中间产品,再行冶炼。
高炉冶炼产品
猛铁
镜铁(含猛30%以下的猛铁)
低硅硅铁(含硅10〜15%)
镰铁等等
铁合金产品绝大部分用还原电炉冶炼。
产品主要有硅铁
猛硅合金
鹄铁
硅钙合金
碳素镒铁碳素铭铁硅銘合金磷铁
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。
还原时镒和辂等元素同时与碳结合成碳化物,因此冶炼镒铁、辂铁时,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(如磚铁)不能放出,则用取铁法或结块法生产。
■冶金学院
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、炉膛尺寸和电极间距、炉内温度分布等因素的影响。
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。
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,反应一般都能口动进行,用不加热的反应器冶炼,所以又称炉外法。
常用于钛铁、钳铁、高饥铁、硼铁和金属辂等的生产。
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,如用于冶炼铝铁。
②下部点火,如川于冶炼锐铁。
■-冶金学院
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,常用于饥铁、鹄铁的生产。
铁合金的精炼
电炉精炼高碳的镭、銘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,以低碳含硅合金(如硅銘、猛硅)配加石灰、矿石在电炉内进行脱硅精炼。
■冶金学院
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。
主要用于铭铁的梢炼,近年也用于猛铁的精炼。
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、硅等元素氣化而获得中、低碳产品。
此法现用于生产中、低碳銘铁和中、低碳镒铁。
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应,制得微碳产品的方法,主要用于制取含碳特低的微碳珞铁。
湿法冶金处理
在铁合金生产中对合金元素含量低的矿石,一般采用湿法冶金处理进行富集,为还原冶炼提供纯度较高的半成品。
为电解生产制备合格的溶液也属于湿法冶金范畴。
湿法处理的工艺过程一般包括:
原料处理、浸取、液固分离和净化、金属提取等工序。
采用湿法冶金处理的铁合金主要有飢铁、觇铁、金属铅、金属猛等。
硅系铁合金冶炼
低硅硅铁(含硅10-15%)可在高炉中用铁矿石
配加硅石冶炼。
需要较高的焦比和风温。
运行中炉顶温度高,煤气含尘多,多产操作困难,70年代几乎都改用电炉生产。
高硅硅铁,在碳质炉衬的还原电炉中冶炼,采用硅石、钢屑(或铁鳞)、焦炭作原料。
电炉硅铁是无渣法冶炼,原料必须干净,不得混有泥砂和其他杂质,炉料中配加木片和煤,可改善炉料性能。
冶炼进程中,料面易结壳、“刺火”(料面喷火),必须经常“捣炉”o炉子每隔2〜4小时出一次硅铁,在锭模中铸成厚度小于100毫米的锭块。
炼制硅铁一般采用敞口式电炉。
近年来,为了防止环境污染,多采用“矮烟罩”或“半封闭”式电炉,便于回收热能和消烟除尘;
生产高硅硅铁(含硅75%以上),大多采用旋转电炉以减少捣炉。
为满足电工钢对硅铁的含铝量不得过高的要求,近年发展出吹氧或吹氯等精炼方法。
硅铁粉化
硅铁于储运过程中,在一定条件下容易粉化。
这是因为含硅34%左右和含硅50〜60%的FeSi和FeSi2的相变引起体积膨胀所造成的。
杂质中的磷、硫、钙、铝以及潮湿的大气会促使硅铁粉化,硅铁锭缓冷时由于偏析也易导致粉化。
硅铁粉化时放出氢气、磷化氢和碑化氢等气体,可引起爆炸,后两种气体有毒,所以硅铁储运必须通风良好,防止受潮。
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硅铁的用途:
(1)在炼钢工业中用作脱氧剂和合金剂。
(2)在铸铁工业中用作孕育剂和球化剂。
(3)铁合金生产中用作还原剂。
(4)在其他方面的用途。
磨细或雾化处理过的硅铁粉,在选矿工业中可作为悬浮相。
在焊条制造业中可作为焊条的涂料。
高硅硅铁在化学工业中可用于制造硅酮等产品。
在这些用途中,炼钢工业、铸造工业和铁合金工
业是硅铁的最大用户。
它们共消耗约90%以上的硅
铁。
在各种不同牌号的硅铁中,目前应用最广的是
75%硅铁。
在炼钢工业中,每生产1t钢大约消耗®
5kg75%硅铁。
硅铁牌号和化学成份
镒和铁组成的铁合金。
在炼钢中,用作脱氧剂
和合金添加剂,是用量最多的铁合金。
一般采用1000米3以下的高炉,设备和生产工艺大
体与炼铁高炉相同。
倂和铁组成的铁合金,是炼钢的重耍合金添加剂。
过去都在炼钢的精炼后期加入。
冶炼不锈钢等低碳钢种,必须使用低、微碳倂铁,因而精炼倂铁生产一度得到较大规模的发展。
倂铁用还原电炉冶炼,采用焦炭作还原剂,硅石或铝土矿作熔剂。
鹄和铁组成的铁合金,用作炼钢的合金添加剂。
常用的鸭铁有含钩70%和80%两种。
钩铁用电炉冶炼,由于熔点高,不能液态放出,所以釆用结块法或取铁法生产。
中国江西、湖南、广东一带有大量鸽矿,储量占世界60〜
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钳铁
钳和铁组成的铁合金,一般含钳50〜60%,用作炼钢的合金添加剂。
钳铁冶炼一般采用炉外法。
炉子是一个放置在砂基上的圆筒,内砌粘土砖衬,川含硅75%的硅铁和少量铝粒作还原剂。
炉料一次加入炉筒后,用上部点火法治炼。
在料面上川引发剂(硝石、铝屑或镁屑),点火后即激烈反应,然后镇静、放渣、拆除炉筒。
钳铁锭先在砂窝屮冷却,再送冷却间冲水冷却,最后进行破碎,精整。
在炼钢工业中近年广泛采用氧化钳压块代替钳铁。
■一冶金学院
饥铁
饥和铁组成的铁合金,主要在炼钢中用作合金添加剂,高飢锐铁还用作有色合金的添加剂。
中国飢铁生产的主要原料是饥钛磁铁矿,经选矿富集后,通过高炉炼出含锐生铁。