铁合金生产

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或合金称合金剂。铁合金生产43.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SiMn系铁合金:高、中、低CFe-Mn,Mn-Si,金属MnCr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-ZrN-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•5、氧气转炉法铁合金生产61、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72、电炉法-分为矿热炉和电弧炉（精炼炉）两种铁合金生产83.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104.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（[C]0.01~0.05%）；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115.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131.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（SiO2＞97%）、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142.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：MnO2→Mn2O3+O2Mn2O3→Mn3O4+O2Mn3O4→MnO+O2MnO+C→Mn+COFeO+C→Fe+COMnO.SiO2+CaO→CaO.SiO2+MnO（R≈1.2~1.4）铁合金生产153.铬系铁合金1）主要品种碳素、中低碳、微碳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+C→Cr+COCr2O3+C→Cr3C2+COCr2O3+C→Cr7C3+COCr2O3+C→Cr23C6+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172.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.MnO）WO3白钨矿CaO.WO3铁合金生产183.冶炼原理用碳作还原剂化学反应：2/3WO3+2C——2/3W+2COT始=963KWO3+7/3C——1/3W2C+2COT始=959K用硅、铝作还原剂化学反应：2/3WO3+Si——2/3W+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+4/3Al——2/3Al2O3+2/3W铁合金生产194.钨铁冶炼钨铁的生产方法的决定因素：含[W]70~80%的Fe-W熔化温度为2973~3273K，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！①.积块法②.炉外法③.取铁法铁合金生产20①积块法设备：小型单相炉或三相电炉（300~2500KVA）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21②炉外法工艺铁合金生产22③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+3Mn——W+3MnOWO3+3Si——2W+3SiO2WO3+3C——2W+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+3C——W+3COFeO+C——Fe+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+3C——W+3CO2WO3+3Si——W+3SiO2（主要在渣面进行）