冶金工程概论-7铁合金生产

1、第七章 铁合金生产,李 杰 2008-04,7.1 概述,铁合金的定义 铁合金是由铁和一种或一种以上的金属或非金属元素组成的合金。 钢铁工业中习惯上把炼钢用的中间合金(不论含铁与否)，都叫做铁合金。,铁合金在钢铁工业中的重要性,铁合金是炼钢过程中必不可少的脱氧剂和合金元素添加剂，其用量一般占钢产量的23左右。 铸造生产中，铁合金可作孕育剂，细化铸态晶粒，提高铸钢件和铸铁件的韧性、强度、降低脆件； 铁合金还可作还原剂，如硅铬合金、硅铁可作为精练铬铁和其它铁合金生产的还原剂。,7.2 铁合金生产的理论基础,铁合金生产的主要任务是将含有一定量有益氧化物的矿石或精矿还原，以获得含有益元素的合金。 各种

2、氧化物还原的难易程度取决于各元素与氧的亲和力的大小，即该氧化物分解压的大小。 对一些元素形成的多种氧化物，其还原也同样遵循逐级转化规律，即由高价氧化物向低价氧化物逐级还原，低价氧化物最稳定、最难还原。,7.2.1 金属还原剂,可作还原剂的金属很多，但从资源条件、经济性、可行性等综合考虑，大多采用Si、Al作还原剂。 如果氧化物比较容易还原，如MnO、FeO等，一般选择Si作还原剂； 若氧化物较难还原，则需选择与氧亲和力更强的元素如Al、Mg来作还原剂，如TiO2用Al还原；ZrO用Al或Mg-Al合金还原。,金属还原剂的特点,还原过程为放热反应，故又称为金属热法。 炼得的合金含碳很低，但可能含

3、有定数量的还原剂金属。 用金属热法时，冶炼反应迅速，设备简单。,7.2.2 碳还原剂,碳还原剂的特点 用碳还原氧化物的反应是吸热反应，温度愈高碳的还原能力愈强，只有在一定高温下，碳才能开始进行还原反应。 用碳作还原剂时，生成碳比物比生成金属的还原反应容易进行。,金属的硅化物往往比金属的碳化物稳定，为了降低合金中的含C量，可采用增加含硅量的方法来生产一些含Si的铁合金，如硅锰合金、硅铬合金。 还原出来的元素与铁或其它元素互溶或生成合金，将降低还原反应温度使反应易于进行，减少反应吸收的热量。,用C作还原剂时，反应产物除所需要的有益元素外，就是气体。 碳质还原剂来源广泛，价格便宜，故广泛用于铁合金生

4、产中。,.3 铁合金的生产方法,7.4 硅、锰、铬系铁合金,（1）硅系铁合金 主要是硅铁，工业硅，及含硅脱氧剂。 我国硅铁含硅为4095，用得最多的是含硅75的硅铁，其次是含硅45的硅铁。 含硅的脱氧剂及添加剂有硅钙合金、硅钙钡、,硅钙锰、硅钙铝、硅钙镁、硅钙铈、硅钙钛等，含硅大都在50以上。 硅钙合金是冶炼优质钢较理想的复合脱氧剂和脱硫剂，硅钙粉则是钢包搐炼的主要喷粉剂，还可作铸铁的球化剂。,工业硅含硅量为9799 主要用作非铁基合金的添加剂，其中用作铝合金添加剂的用量占工业硅总产量的70以上。 另外，还可作某些有色金属的添加剂，硅树脂及半导体用的高纯硅原料等。,（2）锰系铁合金,锰系铁合金

5、主要有锰铁(高、中、低碳)、锰硅合金和金肩锰。 锰铁是炼钢的主要脱氧剂与脱硫剂，同时又是合金剂。 高碳锰铁 中碳锰铁 低碳锰铁,统称为精炼锰铁,锰硅合金,锰硅合金又分高硅硅锰合金(含Si20)和普通硅锰合金(含Si20)两种 前者是炼制精炼锰铁和金属锰的还原剂 后者是炼钢的复合脱氧剂和合金剂，小部分也用于生产中碳锰铁。,金属锰,金属锰(含Mn9399.7)。 金属锰60用于生产合金钢 也可作有色金属添加剂、电焊条焙剂和工业药品的原料等。,（3）铬系铁合金,铬系铁合金主要有铬铁(高、中、低及微碳铬铁)、硅铬合金、金属铬等。 铬是钢中的重要合金元素，主要用于生产不锈钢。 硅铬合金(Cr3035，Si 4535)。,硅铬合金90以上用于生产中、低、微碳铬铁，其余在冶炼不锈钢时作脱氧剂。 金属铬(含Cr 9899)。金属铬用于生产高温合金、电热合金、精密合金等。其生产方法有两种，即铝热法和电解法。,7.5 铁合金生产的发展,（1）改善原料的制备，对贫矿进行精选；扩大对粉矿的应用，控制原料粒度组成，发展