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铁及铁基合金
作者: 发布日期:2018/09/29 关注次数:454
铁及铁基合金
铁合金
铁合金的主体元素一般熔点较高,或者它的氧化物难于还原,难于炼出纯金属,若与铁在一起则较易还原冶炼。在钢铁冶炼中使用铁合金,其中含铁非但无害,而因为易熔于钢水反较有利。因此,炼钢过程中脱氧和添加合金,大多以铁合金的形式加入。铁合金一般很脆,不能作为金属材料使用。
用坩埚冶炼低品位铁合金是1860年左右开始的。后来发展了用高炉炼锰铁和含硅12%以下的硅铁。18901910年间在法国开始用电弧炉生产铁合金。穆瓦桑(h.moissan)曾用电弧炉对难还原元素进行系统试验,埃鲁(p.l.t.h□roult)应用于工业生产,当时都用焦炭和木炭作还原剂还原有关矿石,产品大多是高碳的。1920年以后,为了满足优质钢和不锈钢发展的需要,开始生产低碳铁合金的新阶段。一方面,在戈尔德施米特(k.goldschmidt)1898年提出的铝热法制取金属的工艺基础上,发展出用铝热法冶炼一些不含碳的铁合金和纯金属;另一方面研制出在电炉中氧化含硅合金的脱硅精炼法。由于铝热法生产费用太高,脱硅精炼法得到了较多的应用。
直到现在中碳、低碳、微碳铬铁,中碳、低碳锰铁,金属锰大多仍用此法精炼。精炼铬铁的热兑法即把液态的矿石、石灰熔体与硅铬合金,通过热兑混合加速反应,是脱硅精炼法的进一步发展。此外也用电解法生产纯净的合金添加剂(如金属锰),并采用真空脱碳法生产含碳极低的超微碳铬铁。近年还发展出应用纯氧吹炼法精炼铬铁、锰铁的方法。中国在1940年左右用小型电炉生产硅铁、锰铁。1955年起吉林铁合金厂开始大规模生产。随后在各地建设了一批铁合金厂,并用小型高炉生产锰铁,满足了中国钢铁工业的需要。
 
资源
冶炼铁合金用的矿石原料除硅石各地普遍存在以外,大都集中在少数地区,如铬矿90%赋存在南部非洲,锰矿大量储存在南非和苏联。矿石多数以氧化物或含氧盐的形式存在(如铬、锰、钨、镍、钒、钛等),有些为硫化物(如钼)。这些矿石品位不同,大都需要选矿富集。
中国钨矿储量居世界第一位。镍、钼资源在70年代勘明有较大储量。攀枝花等地的钒钛磁铁矿含有大量钒、钛资源。锰矿在湖南、广西、贵州等地有相当储量,但品位较低。
物质用途
作为炼钢脱氧剂,应用最广泛的是锰铁和硅铁。强烈的脱氧剂为铝(铝铁)、硅钙、硅锆等(见钢的脱氧反应)。用作合金添加剂的常用品种有:锰铁、铬铁、硅铁、钨铁、钼铁、钒铁、钛铁、镍铁、铌()铁、稀土铁合金、硼铁、磷铁等。各种铁合金又根据炼钢需要,按合金元素含量或含碳高低规定许多等级,并严格限定杂质含量。含有两种或多种合金元素的铁合金叫做复合铁合金,使用这类铁合金可同时加入脱氧或合金化元素,对炼钢工艺有利,且能较经济合理地综合利用共生矿石资源。常用的有:锰硅、硅钙、硅锆、硅锰铝、硅锰钙和稀土硅铁等。
炼钢用纯金属添加剂有铝、钛、镍和金属硅、、金属铬等。某些易还原的氧化物如moonio,也用于代替铁合金。此外,还有氮化铁合金,如经过氮化处理的铬铁、锰铁等,以及混有发热剂的发热铁合金等。
污染物
铁合金生产的主要污染物有烟尘、废渣、废水,对环境影响最大的是烟尘。根据规定,废气可分为含颗粒物废气和含气态污染物废气两大类。铁合金厂废气来源于矿热电炉、精炼电炉、焙烧回转窑、多层机械焙烧炉和铝金属法熔炼炉。铁合金厂废气的排放量大,含尘浓度高,废气中90%是二氧化硅,还含有氯气、氮氧化物、一氧化碳、二氧化硫等。废渣、废水里是铬化合物的污染最为严重。
国家经贸委、环保总局等部门还在联合下发的《关于加快我国铁合金工业结构调整的意见》中(国经贸产业[1999]633号)提出,从1999年起到2005年,停止新建各类铁合金电炉(炉窑)和。
生产和消费
铁合金主要用电炉生产,电耗高(每吨综合平均约5000千瓦·时),需要丰富而价廉的电力资源。法国成为早期铁合金的主要生产国,挪威成为最大铁合金输出国,都是以当地丰富的水电资源为基础。70年代工业发达国家的铁合金消费量,按每生产一吨粗钢计,大致为20公斤;其中主要合金元素所占的份额为:锰5.5-6.5公斤,硅2-3公斤,铬2-3公斤
牌号及表示方法
铁合金的种类很多,用途也较广。铁合金是一种炉料,用于钢铁及共它金属冶炼和铸造等用。用作脱氧剂、变质剂。以及作为合金元素加入。
铁合金牌号表示方法(gb7738-87):
   
1)采用汉语拼音字母,化学元素符号及阿拉伯数字相结合的方法表示,铁合金产品牌号,混合稀土元素用“re”表示。
   
2)采用汉语拼音表示产品名称、用途、特性和工艺方法时,一般从代表该汉字的汉语拼音中选取,原则上取第一字母。
   
3)各类铁合金产品牌号表示方法按下列格式编写x(a)x(b)x(c)x(d)
    a
、表示杂质元素及其最高百分含量或组别
    b
、表示主元素(或化合物)及百分含量
    c
、表示含铁元素的铁合金产品,以化学元素符号fe表示
    d
、表示铁合金产品工艺和产品特性(以汉语拼音拼母表示) 
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