冶金概论-铁合金基础知识课件.ppt

钢铁冶金概论 ----铁合金生产主讲:冶金工程系 陈 韧1铁合金生产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2铁合金生产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3铁合金生产3.铁合金的分类普通铁合金普通铁合金特种铁合金特种铁合金Si系铁合金系铁合金:Fe-Si,Ca-Si,工业工业SiMn系铁合金系铁合金:高、中、低高、中、低CFe-Mn,Mn-Si,金属金属MnCr系铁合金系铁合金:高、中、低高、中、低CFe-Cr,Cr-Si,金属金属Cr其它铁合金其它铁合金:Fe-P,Fe-W,Fe-Ni,Fe-Ti,Fe-Mo,Fe-V,Fe-Nb,Fe-B等等Fe-ZrN-化铁合金化铁合金:Mn系系,Cr系系发热铁合金发热铁合金:高、低高、低CFe-Cr,Fe-Nb氧化物压块氧化物压块:MoO3、、WO3钙系复合脱氧剂：钙系复合脱氧剂：Ca、、Si、、Mn、、Al复合合金复合合金4铁合金生产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5铁合金生产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；优优 点：点： 连续式生产；生产效率高；成本低缺缺 点：点： 炉内温度低难还原元素不能被还原，生产品种有限6铁合金生产2、电炉法-分为矿热炉和电弧炉（精炼炉）两种7铁合金生产3.炉外法8铁合金生产 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9铁合金生产4.真空电阻炉法功功 能：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%）；工工 艺：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10铁合金生产5.氧气转炉法原原 料：料： 液态碳素合金、纯氧、冷却剂及造渣材料；工工 艺：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11铁合金生产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12铁合金生产1.硅系铁合金1 1）主要品种）主要品种 硅铁、工业硅、含硅脱氧剂；2 2）硅铁冶炼的主要原材料）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 3）主要反应：）主要反应：SiO2+2C+Fe=Fe-Si+CO13铁合金生产2.锰系铁合金1 1）主要品种）主要品种高、中、低碳Fe-Mn、Mn-Si合金及金属Mn；2 2）碳素锰铁冶炼的主要原材料）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 3））主要反应：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）14铁合金生产3.铬系铁合金1 1）主要品种）主要品种碳素、中低碳、微碳Fe-Cr、Cr-Si合金、金属Cr；2 2）碳素铬铁冶炼的主要原材料）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 3））主要反应：主要反应：Cr2O3+C→Cr+COCr2O3+C→Cr3C2+COCr2O3+C→Cr7C3+COCr2O3+C→Cr23C6+CO15铁合金生产四、其它铁合金生产简介(Fe-W)1. Fe-W1. Fe-W的用途的用途 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16铁合金生产2.2.钨钨 矿矿 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.WO317铁合金生产3.冶炼原理用碳作还原剂化学反应：2/3WO3+2C——2/3W+2CO T始=963KWO3+7/3C——1/3W2C+2CO T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+2/3W18铁合金生产4.4.钨铁冶炼钨铁冶炼 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19铁合金生产①积块法设设 备：备： 小型单相炉或三相电炉（300~2500KVA）原原 料：料： 钨精矿+还原剂（沥青焦、FeSi）+造渣剂（CaF2、Mg砂）工工 艺：艺：20铁合金生产②炉外法工艺21铁合金生产③取铁法工艺过程精炼期取铁期贫化期22铁合金生产精炼期精炼期目 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+3CO23铁合金生产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+CO24铁合金生产贫化期贫化期目的：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）25铁合金生产。