钢铁冶金概论10478

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 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 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 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 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 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 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 15 3 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 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 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 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 19 4 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 积块法 炉外法 取铁法 铁合金生产 20 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 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 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