铁合金的基本知识

铁合金的基本知识

1.1.铁合金的定义和用途

定义：一种或一种以上的金属元素与铁组成的合金。例如硅铁，锰铁等。

用途:

(1)生产上的脱氧剂。在炼钢生产中，特别是转炉炼钢时，向生铁水（含碳4﹪左右）吹氧

降碳并除去铁水中的磷、硫得有害杂质时，使铁水转化为钢水（含碳小于2﹪左右叫钢水）的过程中会存在过氧化现象，钢水含过量的氧。因此，在炼钢过程（出钢水过程）中需添加一定量的与氧亲和力强的活泼元素，这个过程叫脱氧。所用的铁合金叫脱氧剂。

常用元素有Si、Ca、Ba、Al等，所用脱氧剂常有硅钙、硅钙钡、硅钡、硅钡铝、硅铝、硅铝锰等铁合金。

(2)炼钢生产上的合金剂。合金钢中合金元素，是用加入铁合金的方法实现的。用于调整钢

中合金元素的铁合金叫炼钢的合金剂。常用的元素有Si、Mn、Cr、W、V、Ti、Nb、Ni、Al等，常用的合金有：硅铁，硅锰，锰铁，铬铁，硅铬，钨铁，钒铁，钛铁，镍铁，铌铁，铝锰铁等。

(3)铸造的孕育剂，球化剂。在铸造过程中，在浇注前加入一些含有适量Re(稀土元素的总

称)、Mg、Ca、Ba、Si等元素的铁合金，这些元素能使铸铁水中的碳尽快石墨化并均匀分散，同时兼有去气脱硫、磷的作用。提高铸件的机械强度及韧性。常用的铁合金有稀土硅钙镁及稀土硅铁、硅镁铁（即球化剂），低钡钙硅铁（即孕育剂）等。

(4)做还原剂。例如硅铁可做为钼铁、钒铁、钨铁的还原剂，硅锰、硅铬可做为中低碳锰铁、

中低碳铬铁的还原剂。

(5)制造其他合金的原料（中间合金）。金属铝、金属钙、金属镁和硅铁，硅锰，硅钡可在

感应炉中重熔成硅锰铝、硅钙铝、硅钙钡铝，硅钙钡镁等多种复合脱氧剂。硅铁、高硅锰及富锰矿（预热后脱水及提高入炉温度后）入电弧炉内生产中低碳锰铁等。

1.2.铁合金品中和分类

1.2.1.按元素分：有硅、锰、铬、钒、钛、钨等。

1.2.2.按碳高低分：高、中、低、微、超微碳铁合金。

1.2.3.按生产方式分：高炉铁合金，电炉铁合金，炉外法铁合金，转炉中低碳铁合金等等。

1.3.铁合金的生产方法

一般按下列方法分：

（1）冶炼设备的的特点分：有高炉法、电炉法、转炉法、；真空电阻炉法；感应炉法；炉外法；等离子炉法。

（2）按热量来源分：碳热法、电热法、电硅法、金属热法。

（3）按冶金工艺过程分：无熔剂法和有熔剂法；间歇式或连续式。

（4）按过程渣量多少分：有渣法和无渣法（微渣法）。

以上当前是铁合金生产常见分法。下面就不同设备的铁合金冶炼简要介绍。

1.3.1.高炉法

工艺类似于冶炼生铁。焦炭做为热量来源及还原剂。

生产的品种有高炉锰铁、低硅硅锰、低硅硅铁（S i﹤10﹪）等。其特点是要求还原温度低的合金，具有产量高，电耗少，成本低，原料品位要求不太高的优点。

1.3.

2.电炉法

占铁合金产品的70﹪以上，是目前的铁合金生产的主要方法。又分矿热炉法和电弧炉法。用碳做还原剂进行铁合金冶炼所用的矿石还原电炉叫矿热炉。其冶炼过程是将碳质还剂和矿石按一定料批组成按相应工艺要求加入炉内，电极工作端被炉料所掩埋，依赖工作电极底端

的弧光热及电流通过炉料的电阻热发生物理化学反应，获得合金产品。其生过程一般是要求埋弧操作，炉况良好时没有强的电弧声，品种有硅铁，硅锰，硅铬等等。

电弧炉法是用硅质合金（做下一合金的原料或叫中间合金，如硅铁、硅锰、）做还原剂，在电弧炉中进行。其热量一部分为硅氧化的化学热，不足部分由电弧热提供。所用原料有硅质合金、矿石、熔剂等。其生产过程电弧光及电弧声比较强。类似于电炉炼钢电弧炉。生产品中有中低碳锰铁、中低碳铬铁等。

1.3.3.炉外法

又叫金属热法，它是利用金属（Al、75%Fe-Si、Al-Mg合金）在还原过程的化学热加热合金及炉渣，并自法进行化学反应的冶金方法。一般采用筒式炉。品种有铌铁、钼铁、高硼铁等。

1.3.4.转炉法

近年发展的生产中、低碳铬、锰铁，具有耗电少，产量高，成本低特点。类似转炉炼钢吹炼过程。

1.3.5.真空电阻炉法

又称真空固态脱碳法。品种有氮化铬铁，氮化锰铁等。把压制成的块料入炉，通电流加热，同时抽气，脱碳在固态下进行，后充氮气进行渗氮（叫渗氮工艺）得到氮化低碳合金。

1.4.铁合金的技术经济指标

1.4.1.产量指标

分法为实物量和基准量

实物量是指合格的实际物品产量。

基准量是实物量按国家规定的主元素元素基准含量折算而成。

基准量=实物量×合格产品主元素成分（﹪）／产品含主元素的基准成分。

1.4.

2.质量指标

合格率=合格产品产（基准量）／（合格产品量+废品）（基准量）

1.4.3.单位电耗

单位电耗=总电耗（度）/总产量（基准量）

1.4.4.原料消耗

原料消耗=总料耗量/总产量（基准量）

1.4.5.设备作业率

日设备作业率=实际日设备运行时间（小时）/24小时；

年设备作业率=年实际设备运行时间（天）/365天。

1.4.6.其他（略）

1.5.当前铁合金生产技术发展的特点

1.5.1.结构多元化；

1.5.

2.过程自动化；

1.5.3.矿热炉大型化；

1.5.4.生产节能化；

1.5.5.原材料入炉精料化；

1.5.6.采用等离子、直流电炉等新技术；

1.5.7.使用环保新技术，循环利用“三废”，节约可持续发展。

2012年4月1日