铁合金

1.什么是铁合金？分类，用途？答：铁合金是一种或者两种以上的金属元素或者非金属元素融合在一起的合金。它不是可以直接使用的金属材料，而是主要作为钢铁生产的脱氧剂和合金剂的中间原料。铁合金分类：单一铁合金，复合铁合金，氮化制品，氧化物团块。用途：脱氧剂、合金剂、改善铸造工艺和铸件性能、还原剂、其他方面用途2铁合金的生产过程？生产方法？基本设备？基本原理?答：铁合金生产过程就是炉料、还原剂、渣料、成分调节剂在高温下经过物理化学变化生成合金炉渣、炉气的过程。生产方法：按设备分：高炉法，矿热炉法，电弧炉法，炉外法，真空电阻炉法，氧气转炉法。按工艺特点分：无溶剂法和溶剂法。按热量来源分：碳热法、电热法、电硅热法、金属热法 。基本设备：矿热炉的机械设备是较复杂的，除炉体外注意包括电极把持器系统、电极压放装置、点击升降系统、加料系统、出铁设备、防护设备、电极水冷系统、供电设备。基本原理: (1)还原剂还原法制取铁合金。是根据还原剂对氧的亲和力大于被还原的金属对氧的亲和力，从而将金属置换出来。(2)氧化法生产铁合金。其过程是选择性氧化的过程，合金中氧化物稳定性差的在选择性氧化中必然后被氧化，而氧化物稳定性好的必然优先被大量氧化。3坩埚：电极周围、炉心三角形地区和两个电极之间稍向炉心凹入部分的高温区称为“坩埚”。4、影响反应区体积大小的因素？答：1电炉输入的功率2电极直径3电极插入深度4冶炼品种5极心圆直径：在三相圆形矿热炉中按正三角形配置的三根电极的圆心缩形成圆的直径称为极心圆直径。Dg=ad,a 心圆倍数。6.炉膛尺寸设计炉膛内径和深度过大过小影响 ？答：A在选择炉膛内径时，要保证电流经过电极-炉料-炉壁时所受的阻力大于经过电极-炉料-邻近电极或炉底时所受的阻力。炉膛内径过大，炉子表面散热面积大，还原剂烧损严重，出铁口温度低，出铁困难，炉况恶化；炉膛内径过小，不仅炉壁烧损加快，而且因电极-炉料-炉壁回路上通过的电流增加，反应区偏向炉墙，将使炉内热量分散，炉心温度低，炉况恶。B在选择炉膛深度时，要保证电极端部与炉底之间有一定的距离，炉内炉料层有一定的厚度。合适的炉膛深度能减少元素的挥发损失，充分利用炉气的热能使上层炉料得到良好的预热，炉膛过深时，电极工作端部与炉底之间距离增加，炉底温度低，因而会造成炉底升高，电极插入深度减少，高温区上移，炉况恶化，炉膛过深炉料过厚还会影响炉料的透气性；炉膛过浅时，料层薄，炉口温度高，炉气热量不能充分利用，热损失大，严重时会出现露弧操作使热量损失和元素挥发损失剧增，并难以维持正常操作。7.炉衬分类 ？ 答：粘土砖、碳砖、高铝砖、镁砖和镁砂8生产时为什么进行烘炉，其目的是什么？答：电炉炉体砌成后，在正式投产之前需进行烘炉。所谓烘炉，就是采用加热的方法，使炉衬和电极逐步适应加料熔炼的一种操作。烘炉的目的是烘干炉衬和焙烧电极。烘炉质量不仅会影响炉衬的使用寿命，而且会影响电极是否顺利进行投产。烘炉时间的长短，主要取决于炉子的大小，炉衬的种类、所炼铁合金的品种及烘炉的方法。整个过程分为两个阶段：第一阶段是柴烘、油烘或者焦烘，其目的是焙烧电极，使电极具有一定的承受电流的能力。第二阶段是电烘，其目的是进一步焙烧电极、烘干炉衬，并使炉衬达到一定温度以适应加料熔炼。9.电极的分类答：电极按照制作工艺的不同分为三种：炭素电极、石墨电极和自焙电极。炭素电极是以低灰份的无烟煤、冶金焦、沥青焦和石油焦为原料，按照一定的比例和粒度混合后加入粘结剂沥青和焦油，在适当的温度下搅拌均匀后压制成型，最后在焙烧炉中缓慢焙烧而制的。石墨电极主要是以石油焦和沥青焦为原料，制成炭素电极后，再放到温度为2000-2500隔绝空气的石墨化电阻炉中，经石墨化而制得的。自焙电极是用无烟煤、焦炭沥青和焦油为原料，在一定温度下制成电极糊，然后把电极糊投入到已装接在电极炉上的、用钢板做成的电机壳中，经烧结焦化而成。10.自焙电极构成？ 答：电极壳和电极糊。电极壳是由薄钢板制成的圆筒，其作用有：作电极糊烧结的模子并提高电极的强度；当电极未烧好时能承受大部分的电流11.冶炼高碳锰铁方法P134答：高碳锰铁的生产方法有高炉法和电炉法。高炉法，将锰矿、焦炭和石灰分别加入高炉内进行冶炼得到含锰52%76%，含磷0.4%0.6%的高炉锰铁。电炉法冶炼高碳锰铁有无溶剂法，溶剂法，少溶剂法三种方法。无溶剂法：对于含氧化锰较高的富锰矿可以使用无溶剂法，冶炼时炉料中不配加石灰，设备和操作类似于硅铁，并且是在还原剂不足的条件下采用酸性渣操作，炉膛温度较溶剂法低约13201400；溶剂法：溶剂法是冶炼高碳锰铁普遍采用的方法，炉料组成中除锰矿、焦炭外还有石灰，冶炼时采用高碱度渣操作B=1.31.4，用足够的还原剂以尽量降低废渣中的含锰量，提高锰的回收率。少溶剂法：采用弱碱性渣法操作配加适量的石灰和白云石把炉渣碱度控制在0.60.8之间。12、冶炼中低碳锰铁的方法 P154答：冶炼中低碳锰铁有电硅热法、摇包法和吹氧法三种。电硅热法：把锰矿、锰硅合金、石灰加入电炉中依靠电热使炉料熔化，并对锰硅合金进行精炼脱硅得到中低碳锰铁摇包法：把预热过的锰矿、石灰和液态硅锰合金加入摇包中，然后进行摇动，借炉料的显热和反应热使炉料融化并进行精炼脱硅得到中低碳锰铁的方法。吹氧法：把液态高碳锰合金倒入吹氧转炉中进行吹氧，以除去其中的碳和硅得到中低碳锰铁的方法。13、转炉冶炼中低碳锰铁时加石灰的方法和为什么P156 5,7.4三段答：石灰加入方法：液态锰硅倒入转炉后，在吹炼过程中连续加入锰矿和石灰，也有在吹炼过程中倒出部分炉渣再补加锰矿和石灰，吹至合金含硅合格为止。原因：往炉料中加入石灰，可置换出硅酸锰中的氧化锰，使其呈自由状态，以便于锰还原反应的完全进行，减少锰的入渣损失，提高锰的回收率。MnO.SiO2+CaO=CaO SiO2=MnO14冶炼锰铁碱度控制，如何控制，P149-150答：为使二氧化硅充分还原，从炉渣监督考虑，应该越低越好，但碱度小于0.5的炉渣黏度大，很难从炉内排出；同时低碱度炉渣的导电性差，影响电功率在炉膛载体内较大范围内定的均匀分布，从而很难得到较广阔的高温反应区。结果，不但不能使二氧化硅充分还原且会导致炉况恶化。生产实践证明，将炉渣碱度控制在0.60.8之间时合适的。15、中低碳铬铁最主要的方法（脱碳和脱硅）P189答：有电硅热法和吹氧法。电硅热法是在三相电弧炉内造碱性炉渣的条件下，用硅铬合金作还原剂还原铬矿中的三氧化二铬和铁的氧化物。 吹氧法时将氧气首先直接吹入液态高碳铬铁中使其脱碳制得中低碳铬铁，使用的设备是转炉，又叫转炉法16、硅质合金还原剂选择 答 ：固定碳要高，电阻率要高，反应能力要强，气孔率大、碳化程度低，高温下不易石墨化的碳质还原剂，具有较强的反应能力；粒度组成要合适；有一定的机械强度17、硅铁粉化原因，消除和避免 原因：环境中有水是造成粉化的外在原因；硅铁中含有杂质；P、Al、Ca、As的存在是造成粉化的内在原因，尤其是P、Al 影响最大；硅铁锭的冷却速度是影响粉化的重要因素 措施：减少铁锭厚度、减少硅铁中得杂质含量，特别是铝、P 、钙的含量、硅铁与水和水蒸汽隔绝防止水琳、加快铁定的冷却速度，阻止各相变化P83 18、捣炉和扎眼 捣炉和扎眼是硅铁生产中一个十分繁重的操作环节，在炉内透气性较差的地区以及“刺头”严重的地区要进行扎眼。并根据炉况在大料面和椎体下不发黑地区或“刺头”地区进行捣炉。扎眼要勤，捣炉要快，要透，要有一定的深度。19、冶炼锰铁合金对矿石要求 A化学成分：锰含量要高；P、 Fe含量要低；CaO和MgO不予限制；二氧化硅要低；氧化铝要低；硫不予限制；铅锌要低 B物理性能：要求锰矿呈块状，要有足够的抗压强度，入炉水分要小于8%20、.二次电压过高过低的影响？答：矿热炉的电气工作参数主要是二次电压，在其他条件不变的情况下提高二次电压能增加弧光功率。但是二次电压过高，弧光拉成，电极上抬，使高温区上移，因此热损失加剧，炉底温度降低，炉内温度梯度增加，坩埚区缩小，炉况变坏；相反，二次电压过低，除电效率和输入功率降低以外，还因电极下插过深，炉料层电阻减少，从而增加通过料层的电流，减少通过弧光的电流，使炉料软化和还原速度减慢，电炉出现“闷死”现象，炉内坩埚急剧减小。可见二次电压的选择过高和过低都是不可取得，在选择时必须保证电炉的电效率和热效率有良好的匹配，以取得最低的单位电耗和最高的总效率。选择二次电压时综合考虑的因素：1炉子功率越大，选择的二次电压也就越高2反应区温度高或合金熔点高的品种，使用的电压也应该高一些3炉料电阻较小时，电压应该选择低一些4电极极心圆直径较小时，二次电压也应该选择低一些5考虑到品种改炼和烘开炉等特殊要求，必须备有一系列可以供选择的电压极21、矿热炉的容量、类型和结构？答：按照容量大小分1小型炉2中型炉3大型炉 类型：按照电流的相数1单相炉2三相炉 按照电极在炉内炉型分1圆形炉2巨形炉3椭圆形炉 按冶炼品种：1硅铁炉2锰铁炉3铬铁炉4硅钙合金炉 结构：1开口炉2封闭炉3固定炉4倾动炉5旋转炉1. 矿热炉主要机械设备答：(1)电极把持器系统(2)电极压放装置(3)电极升降系统(4)加料系统(5)出铁设备(6)防护设施(7)电极水冷系统。2. 坩埚：习惯上我们把电极周围、炉心三角形地区和两个电极之间稍向炉心凹入部分的高温区称为坩埚。3. 二次电压选择时要综合考虑的因素答：(1)炉子功率越大，选择的二次电压也越大(2)反应温度高或合金熔点高的品种，使用的电压也应高些(3)炉料电阻较小时，电压应该选得低些(4)电极极心圆直径较小时，二次电压也因该选得低些(5)考虑到品种改炼和烘开炉等特殊要求，必须具备一系列可供选择的电压级。8二次电压过高、过低的影响答：二次电要过高，弧光拉长，电极上抬，使高温区上移，因此热损失剧增，炉底温度降低，炉内温度梯度增大，坩埚区缩小，炉况变坏；二次电压过低，除电效率和输入功率降低外，还因电极下插过深，炉料层电阻减少，从而将增加通过料层的电流，减少通过弧光的电流，使炉料熔化和还原速度减慢，电炉出现闷死现象，炉内坩埚急剧减少。所以在选择时必须保证电炉的电效率和热效率有良好的匹配。对于一定功率的矿热炉来说，在保证炉况良好和输入功率较高的前提下，以采用低电压大电流供电为好。9.电极极心圆直径等于反应区（坩埚）直径。选定的电极极心圆直径，应使整个料面，其中包括三个电极的中间部分都是活性区。10.常用炉衬耐火材料答：(1)粘土砖(2)碳砖(3)高铝砖(4)镁砖和镁砂。11.烘炉：就是采用加热的方法，使炉衬和电极逐步适应加料熔炼的一种操作。目的：烘干炉衬焙烧电极。烘炉质量不仅会影响炉衬的使用寿命，而且还会影响电炉是否能顺利投产。12.电极的分类：碳素电极、石墨电极和自焙电极。13.自焙电极是由电极壳和电极糊构成的。14.对碳质还原剂的要求答：(1)化学成分：固定碳要高，灰分要低，挥发分不予限制。(2)电阻率要高和反应能力要强。(3)粒度组成合适。(4)有一定的机械强度。15.硅铁冶炼方程式：SiO2+2C=Si+2COFe+Si=FeSi75%硅铁时方程式：6SiO2+12C+ Fe= FeSi+5Si+12CO16.硅铁冶炼操作过程主要是在电极附近的“坩埚”中进行的。17.冶炼锰合金对锰矿的要求答：1)化学成分：(1)锰含量要高(2)P、Fe含量要低(3)CaO和MgO不予限制(4)SiO2要低(5)S不予限制(6)Al2O3要低(7)Pb、Zn要低。2)物理性能：要求锰矿呈块状，有足够的强度，入炉水分含量小于8%。18.高碳锰铁的生产方法有高炉法和电炉法两种。19.冶炼锰硅合金时，将炉渣碱度控制在0.6-0.8之间是最合适的。20.制取中低碳锰铁有三种方法：电硅热法、摇包法和吹氧法。21.从化学亲和力来看，SiO2对CaO的亲和力大于对MnO的亲和力，因而硅酸钙更稳定。因此，往炉料中加入熔剂石灰以置换出硅酸锰中的MnO，使其呈自由状态，从而便于锰的还原反应的进行，可以减少锰的如渣损失，提高锰的回收率。