铁合金冶炼工艺学期末复习资料

绪论一铁合金定义:铁合金是一种或者两种以上金属或非金属元素融合在一起的合金分类单元合金二元合金多元合金，块状合金线状合金粉状合金二铁合金主要用途:1做脱氧剂，消除钢业中的过量的氧2做合金元素添加剂，改善钢的质量与性能3用作铸造晶核孕育剂（不锈钢、工具钢、轴承钢）4用作还原剂三铁合金分类：1按铁合金中主元素分类：主要有Si、Mn、Cr、V、Ti、W、Mo等系列铁合金。

2按产品中含碳量分类：高碳、中碳、低碳、微碳、超微碳等。

3按生产方法分类：高炉铁合金、电炉铁合金、炉外法铁合金、真空固态还原法铁合金、转炉铁合金、电解法铁合金。

1.2铁合金生产的主要方法1按使用设备分类：高炉法电炉法、炉外法、转炉法及真空电阻炉法2方法的特点：高炉法 1.生产率高，连续生产，量大，成本低2.品种高炉Fe-Mn、富锰渣、低硅铁、低硅锰、镍铁；矿热炉1.连续生产2.品种 Fe-Si、硅钙合金、工业硅、高碳锰铁、硅锰合金、高碳铬铁、硅铬合金等。

电弧炉1生产是间歇进行的。

2品种中、低碳锰铁，中、低、微碳铬铁及钒铁等。

转炉1.容量小小于等于12t，6t为主；吹氧气底吹、顶吹为主2.必须先建高炉或矿热炉与之匹配。

真空电阻炉法1真空状态下冶炼，间歇式2品种超微C Fe-Cr C≤0.03％，Fe-Mn-N，Fe-Cr-n3根据渣量多少：有渣法、无渣法4根据连续与否5冶炼过程热量来源分类1.碳热2.电热3.电硅热4.碳硅热5.金属热第四节铁合金冶炼的技术经济指标一产量指标：1基准量（t）：在一段时间内（年月日）生产的（合格铁合金产品其准成分折算后的铁合金产品产量）核算公式：基准量（t）=实物量（t）*实际成分％/基准成分％2实物量（t）：实际的合格铁合金产品弃量（没有可比性）二质量指标：1合格率：一段时间内，生产的合格铁合金产品占生产总生产量的百分比。

2.品级率：一段时间内生产某一品级的合格铁合金占总生产量的百分比。

三消耗指标：1电耗：一段时间内，生产一吨的某铁合金所消耗的电量，KWh/t（不含冶炼过程中的动力学消耗电和照明耗电量）2原料消耗：一段时间内生产一吨的某铁合金所消耗的原材料量，kg/t。

指标要求：优质、高产、低耗。

第二章铁合金冶炼的基本原理第一节铁合金冶炼的任务任务的含义用恰当的还原剂或者氧化剂从开采的矿石中将我们所需的元素还原或者氧化出来，得到我们所需的合金。

（恰当的含义：1.还原或者氧化的能力 2.价格低廉 3.来源广泛，容易获得）第二节还原剂的选择碳质还原剂1种类：石油焦、沥青、气煤焦、冶金焦、煤炭2成分：固定碳+灰分+挥发分=100％3特点：（1）碳的还原能力强（2）生成产物CO自动逸出，同时再参与还原（3）改善了透气性（4）还原后合金渗碳产品普遍碳含量高4品种Fe-Si、工业硅、Ca-Si、Ba-Si、Ba-Al-Si、Mn-Si、Cr-Si、Ba-Ca-Si、Fe-Al-Si用Al做还原剂1.只能还原部分氧化物2. 产物用Si做还原剂1.通常只能去还原MoO、TiO2、Fe-W2部分还原时炉里需要加石灰3.品种:Fe-Mo、Fe-W、Fe-Ti第三节氧化精炼生产铁合金转炉法生产中低碳Fe-Cr、中低碳Fe-Mn1原料：液态高碳铬铁、高碳锰铁2吹氧[C]+{O2}——{CO}↑[Cr]+{O2}——（Cr2O3）[Mn]+{O2}——（Mno}真空电阻炉生产微碳Fe-Cr1.原料: 高碳Fe-Cr、铬精矿粉2.反应机理Cr2O3+Cr7O3——9[Cr]+3{CO}↑抽真空将CO带走，反应不断向右进行，从高碳Fe-Cr变成微碳Fe-Cr第四节选择氧化与选择还原选择还原（氧化）用同一种还原剂（氧化剂）去还原（氧化）多种氧化物的时候，必然有的元素先还原（氧化）有的后还原（氧化），希望的元素多还原（不氧化或少氧化），不希望的元素少还原或不还原（多氧化）。

第三章电极一作用电极是电炉的重要部件，是短网的一部分。

依靠电极把经过电炉用变压器输送来的低电压和大电流送到炉内，通过电极端部的电弧，炉料电阻以及炉内熔体，把电能转换成热能而进行高温冶炼。

第三节自焙电极的事故及处理一悬料事故：1电极的悬料：电极糊块大，:使糊柱内出现较大空间2漏糊事故：液态电极糊从电极壳损坏处流出3过早烧结事故：电极在铜瓦上半部呈塑性状态，这是正常的烧结过程，但有时由于在铜瓦以上的部分已过早的烧结好。

4硬断：已烧结好的正常工作的电极发生折断5软断：未焙烧好的电极发生折断6糊柱高度：电极糊在电极壳内的填充高度。

第四章硅铁的冶炼：硅铁生产简况:产量最大厂家最多耗电最多第三节硅铁牌号、用途1.根据Si Al来划分五档<=0.5%，1%1.5%2%>2%2.根据Si含量不同分为ABC：A含74~80％C含72~80％3基准量含Si 75％折算4.Al含量生产硅钢用Fe—Si做合金剂第四节硅铁冶炼的原料一硅石二焦炭小炉子3~15mm 大炉子5~25mm 小于3mm焦粉40~100mm 下限~上限减少上下限使力度均匀转鼓？的制定焦炭的强度第五节硅铁冶炼的原理一SiO2被C还原的总反应式SiO2+2C==Si+2CO Si+Fe==FeSi SiO2+Fe+2C==FeSi+2CO Si 33.33%二.SiO2的还原机理熔炼的硅铁含硅量越低，二氧化硅被还原的理论开始温度也就越低。

三.其他元素的还原1.Al的还原Al2O3 局部 2.Fe的还原F2O3 全部3.Ca的还原CaO 少量4.P的还原P2O5全部5.Mg的还原MgO少量四.硅的挥发:由于二氧化硅还原生成一氧化硅中间产物，必然有SiO挥发，还有极少量SiO没有被还原而进入炉渣。

第六节硅铁合金冶炼的操作一几个基本概念：1坩埚区炉内进行显著熔化反应的区域2锥体以电极为中心，为充分吸收电极周围的盐量二形成的一个锥形炉料3扎眼为了改善炉料的透气性，用圆钢或木棒在炉料上扎若干个孔洞4捣炉为了改善炉料的透气性，用捣炉机火锅铁铲改变炉料在炉内的分布的操作。

（1.上面翻到下面2.中心料到边缘去）5刺火在冶炼过程中由于炉料透气性差，导致炉内还原的气体不能正常逸出，随温度升高，气体体积膨胀，造成炉内大量的气体积聚在炉料某薄弱处冲击形成的大火叫刺火。

（危害1.热量损失2.Si挥发）二正常炉况的标志1负荷稳定，电极插入炉料深而稳定2炉料透气性好，全炉均匀冒淡黄色火焰3刺火塌料，现象少4出铁出渣正常5产品质量合格，产量高而稳观察1.看料面2.看配电表3.看结果三不正常炉况的标志1.还原剂过量：特征是：炉料导电性增加，电流上涨，电极上抬；炉料松散，火焰长，刺火塌料严重，塌料后电极表面很光；捣炉时料面松散像生料，多碳后期，电极下插很浅，能清楚地听到电弧声，炉料难以压住弧光，锥体边缘结成硬块；炉眼难开，出铁量少，铁水温度低，排渣困难。

处理：应在料批中减少焦炭用量，同时加强炉口操作管理。

还原剂过剩严重时，可在电极周围增加适量硅石。

炉内形成碳化硅时，可加些铁屑予以破坏。

2.还原剂不足;特征:前期电极能深插，但负荷送不足；后期电流急剧波动，电极反而上抬，炉子吃料慢，炉料发粘，透气性不好，捣炉时粘料多，刺火严重并不难以解除，炉口温度高，料面冒火少，火苗暗软无力，炉内死气沉沉，有的地方发黑不冒火，未还原的融融石英积聚于炉缸，炉眼堵塞，出铁口难开，炉渣黏不易排出，炉内气体压力大，出铁口有喷火现象，出铁口难堵，合金含硅低，出铁量少；炉口表面干锅界限明显，电极消耗快，电极上粘附有粘稠的石英玻璃丝，且较难铲除。

处理应稳住电极，放宽锥体，勤扎眼，彻底捣炉，在捣炉时根据实际情况添加定量焦炭，并在料批中增加焦炭的用量。

四出铁出渣1出铁次数2出渣3浇注：分层浇第六节钢铁分化与成分偏析1、什么叫硅铁粉化指硅铁在储存或运输过程中，自动的由块状变为粉状的现象。

2、硅铁粉化产生的原因：内因：硅铁中存在的杂质含量Al、Ca、P偏高。

外因：硅铁遇雨或受潮加速硅铁的粉化。

3硅铁粉化预防措施：1、精料，降低原料中带入的三氧化二铝、氧化钙、五氧化二磷2、在储运过程中严防淋雨或避免受潮4什么叫成分偏析硅铁锭中Si化学成分分布不均匀的现象。

5产生偏析的原因：内因：Fe的密度远大于Si的密度造成在凝固过程中Si上浮Fe下沉，造成同一断层上Si上下不均匀。

外因：与凝固铁水温度，浇铸厚度相关。

6避免偏西措施：①降低铁水浇注温度，太高的铁水镇静后浇铸②减薄浇铸厚度75%Fe-Si厚度≦100mm③改善通风条件，加速冷却六Fe-Si冶炼技术经济指标（加）七配料计算第八节硅铁精炼一什么叫硅铁精炼从矿热炉冶炼出的硅铁铁水含有较高的Al及其他杂质含量对其采取精炼的方法降低硅铁中的Al等杂质，成这个过程为硅铁精炼。

二含铝高的硅铁在炼钢浇铸过程结瘤。

三原理：通过吹氧气或吹入氯气去与液态硅铁铁水中Al、Ca、P、C、Ti发生氧化或氯化反应，生成氧化物或氯化物。

去除尽量少与Si、Fe发生氧化或氯化反应，不是杂质Si、Fe尽量不损失。

四、方法1、氧化精炼法：吹氧气（成本高效果好）吹空气（效果不好一般不用）加合成渣（成本低，可以用）2、氯化：吹入氯气（危险剧毒）化学性质1、四种氧化物氧化锰最稳定。

2.锰与碳由于部分碳和锰以化合物形式存在于锰铁中，所以用碳还原锰矿时得到的是高碳锰铁。

3、锰与铁锰与铁在固态和液态均可以完全互溶，锰矿中锰的含量一般为52%-90%，液相线逐渐下降。

锰铁熔点为1020-1350℃，在同样含碳量的情况下，随着锰含量的增加，熔点逐渐下降。

4、锰与硅锰与硅生成的硅化物中Mn5Si3和MnSi最稳定，它们比锰的碳化物稳定得多，猛鬼合金含量范围范围为锰60%-63%，硅12%-23%，且随着含硅量的增加熔点升高：锰硅合金熔点为1040-1285℃5、锰与磷能形成稳定的磷化物，Mn3P2最稳定，所以在锰铁中，特别是高炉锰铁一般含磷较高6、锰与硫7固溶体含氮量为2.13%-9.22%，这是氮在氮化锰铁中存在的形式和范围。

第二节、锰系合金牌号一、牌号1、分类按产品的碳含量分为高碳、中碳、低碳、微碳锰铁。

按冶炼方法分高炉锰铁和电炉锰铁，电炉锰铁又分为高、中、低、微碳。

按。

分为氧化矿和碳酸矿。

按用途分冶金用锰矿和化工用锰矿。

按铁锰比分。

二、锰矿的资源有国内资源和国外资源三、对锰矿质量的评价标准1.化学成分1）含锰量≥30％2）铁不是有害元素，不是越高越好，锰铁比=3-10 3）磷是有害元素，越低越好锰磷比≥200－500 4）三氧化二铝不是有用的≤7% 5）氧化钙氧化镁是有用的，不限制6)二氧化硅除冶炼硅锰合金不受限制外其他越低越好7）Cu Pb Zn As有色金属越低越好2、物理性能1）粒度均匀，与炉子大小有关2）水分要低≤7%3）强度≥5.0MPa四、锰矿造块1、锰矿造块的目的①改善锰系合金冶炼技术经济指标②扩大对贫锰矿粉矿资源的利用2、造块的方法烧结成球团。