鐵合金 中低微碳鉻鐵合金比較.doc

鐵合金 中、低、微碳鉻鐵比較中、低、微碳鉻鐵比較摘 要：比較了中、低、微碳鉻鐵的不同牌號(hào)，冶煉方法及原理，簡(jiǎn)單闡述了鉻鐵冶煉的工藝流程及中、低、微碳鉻鐵在不同領(lǐng)域的用途，討論了不同冶煉方法的優(yōu)缺點(diǎn)。歸納了目前世界上較為先進(jìn)的冶煉鉻鐵合金技術(shù)。關(guān)鍵字：中低微碳鉻鐵 冶煉方法 牌號(hào) 新工藝鉻是最重要的合金元素之一。我國(guó)鉻礦資源較貧乏，所用鉻礦主要依靠進(jìn)口。向鋼中加鉻合金元素，一般都使用不同牌號(hào)的鉻鐵合金。按其含碳量可分為高碳鉻鐵、中碳鉻鐵、低碳鉻鐵和微碳鉻鐵。一、 鉻系合金牌號(hào)比較：中碳鉻鐵：FeCr69C1.02.04.0、FeCr55C100200400低碳鉻鐵：FeCr69C0.250.50、FeCr55C2550微碳鉻鐵：FeCr69C0.030.060.100.15、FeCr55C361015二、 冶煉方法中低碳鉻鐵的冶煉方法主要有兩種：高碳鉻鐵精煉法和電硅熱法。中低碳鉻鐵多用于中低碳合金結(jié)構(gòu)鋼，鉻鋼，合金結(jié)構(gòu)鋼，制造齒輪、高壓鼓風(fēng)機(jī)葉片等。高碳鉻鐵精煉法又分為用鉻礦精煉高碳鉻鐵和用氧氣精煉高碳鉻鐵。用鉻礦精煉高碳鉻鐵時(shí)，精練爐渣具有較大的粘度和較高的熔點(diǎn)，冶煉過程溫度必須是較高的，因此，電耗高，爐襯壽命短，含碳量也不易降下來，用氧氣吹煉高碳鉻鐵具有較大的優(yōu)越性。如生產(chǎn)率高，成本低，回收率高等。吹氧精煉是節(jié)能工藝，與電硅熱法相比，每噸中鉻可節(jié)電16002200kWh/t，生產(chǎn)率高。但到目前為止，它還不能取代電硅熱法生產(chǎn)微碳鉻鐵一級(jí)品。微碳鉻鐵的冶煉方法有電硅熱法、熱兌法、真空法等。微碳鉻鐵主要作用為提高鋼抗氧化性和耐腐蝕性，如不銹鋼，用于石油、化工、汽車制造、建筑工業(yè)等。日前傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法還是電硅熱法。電硅熱法就是在電爐內(nèi)造堿性爐渣的條件下，用硅鉻合金中的硅還原鉻礦中鉻和鐵的氧化物，從而制得中低碳鉻鐵。電硅熱法冶煉中低碳鉻鐵，對(duì)設(shè)備和原料的要求及熔煉操作工藝基本上與電硅熱法冶煉微碳鉻鐵相同，只是中低碳鉻鐵含碳量較微碳鉻鐵高，因而可以使用固定式電爐和自焙電極，作為還原劑使用的硅鉻合金的含碳量也可以相應(yīng)地高一些。此外，熔煉操作也不像微碳鉻鐵要求那樣細(xì)致1. 吹氧法：吹氧法是將氧氣直接吹入液態(tài)高碳鉻鐵中使其脫碳而制得中低碳鉻鐵。高碳鉻鐵中的主要元素有鉻、鐵、硅、碳，它們都能被氧化。氧氣吹煉高碳鉻鐵的主要任務(wù)是脫碳保鉻。當(dāng)氧氣吹入液態(tài)高碳鉻鐵后，由于鉻和鐵的含量占合金總量的90%以上，所以首先氧化的是鉻和鐵，其反應(yīng)是：然后，這些氧化物將合金中的硅氧化掉。由于鉻、鐵、硅的被氧化，熔池溫度迅速提高，脫碳反應(yīng)迅速發(fā)展，其反應(yīng)為：而且，溫度越高，越有利于脫碳反應(yīng)，并能抑制鉻的氧化反應(yīng)，合金中的碳可以降得越低。吹氧法化學(xué)反應(yīng)方程式： SiSiO2CrCr2O3FeFeOCr7C3+O2 Cr2O3C+O2 COCr7C3+O2Cr+COCr2O3+Cr7C3Cr+COFeO+Cr7C3 Cr+Fe+CO吹煉操作包括裝入制度、溫度制度、供氧制度、造渣制度、終點(diǎn)控制等。吹氧法冶煉中低碳鉻鐵2. 電硅熱法冶煉中低碳鉻鐵：電硅熱法就是在電爐內(nèi)造堿性爐渣的條件下，用硅鉻合金的硅還原鉻礦中鉻的鐵的氧化物而制得。爐內(nèi)的反應(yīng)是：這兩個(gè)反應(yīng)的基礎(chǔ)是硅能與氧化合生成比鉻和鐵的氧化物更為穩(wěn)定的化合物SiO2。用硅還原鉻和鐵的氧化物的過程和用碳還原氧化物的過程有區(qū)別。用碳還原時(shí)生成的一氧化碳可以從反應(yīng)中逸出，因而用碳還原氧化物的反應(yīng)常常是很完全的，并能保證被還原的元素有較高的回收率。用硅還原鉻和鐵的氧化物時(shí)，反應(yīng)生成的SiO2，聚集于爐渣中，使進(jìn)一步還原發(fā)生困難。為提高鉻的回收率，需向爐渣中加熔劑石灰。石灰中的CaO能與SiO2化合并生成穩(wěn)定的硅酸鹽。電硅熱法化學(xué)反應(yīng)方程式：Cr2O3+Si Cr+ SiO2FeO+Si Fe+ SiO2Cr2O3+FeO+Si+CaOCrFe+CaOSiO2電硅熱法冶煉微碳鉻鐵采用間歇式作業(yè)方法。整個(gè)熔煉過程分為引弧加料、熔化、精煉和出鐵四個(gè)時(shí)期。3. 熱兌法：熱兌法冶煉微碳鉻鐵工藝是將預(yù)先熔化的鉻礦石灰熔體和硅鉻合金在爐外鐵水包中進(jìn)行熱兌操作，從而制得微碳鉻鐵。這種工藝方法的實(shí)質(zhì)也是硅熱過程，只是脫硅反應(yīng)在爐外進(jìn)行。熱兌工藝按對(duì)熔渣中Cr2O3的分階段還原的次數(shù)可分為一步熱兌法，二步熱兌法，三步熱兌法；從動(dòng)力的攪拌方式分為倒包法、搖包法、氣體攪拌法；從所有還原劑的形態(tài)分有固-液熱兌、半固-液熱兌、液-液熱兌。二步熱兌法操作簡(jiǎn)單、可靠，計(jì)量方便、準(zhǔn)確。熱兌工藝設(shè)備與一步法相近，適合于電硅熱法設(shè)備改造成熱兌工藝布局條件的要求。該工藝具有電耗低，鉻回收率高，并能得到低碳優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。4. 真空法：真空固態(tài)脫碳法冶煉微碳鉻鐵是將高碳鉻鐵磨碎成粉，配入適當(dāng)?shù)难趸瘎?，?jīng)混料、壓型、干燥和真空冶煉等工序面生產(chǎn)出來的一種產(chǎn)品。反應(yīng)的產(chǎn)物一氧化碳被不斷抽出，因此反應(yīng)可在較低的溫度下開始，并在固態(tài)下完成脫碳反應(yīng)，而得到含碳量很低的鉻鐵。這種工藝冶煉強(qiáng)度低，工藝簡(jiǎn)單，易機(jī)械化，產(chǎn)品質(zhì)量好，其含碳量可達(dá)0.01%以下，成本低，鉻回收率高。三、 氬氧爐生產(chǎn)中、低、微碳鉻鐵的新工藝新工藝只需要2臺(tái)爐子即可完成由高碳鉻鐵到中、低、微碳鉻鐵的生產(chǎn)，設(shè)備少、投資少、工序短。對(duì)應(yīng)的好處是：占地少、投資少、經(jīng)營(yíng)成本低、出渣少、污染少、工序少、鉻回收率高、節(jié)能、降耗。新工藝（LD+AOD法）由于AOD爐生產(chǎn)的成熟，把這一技術(shù)應(yīng)用到中、低、微碳鉻鐵生產(chǎn)完全是可行的。新工藝鉻回收率比傳統(tǒng)高15%，新工藝節(jié)電約2000Wh/t，對(duì)缺電或電價(jià)較高地區(qū)有現(xiàn)實(shí)意義。新工藝渣少，僅為傳統(tǒng)法的1/101/15，易于處理解決傳統(tǒng)工藝粉渣無法處理，污染嚴(yán)重的難題。結(jié)束語經(jīng)過40多年的發(fā)展，我國(guó)已成為世界鉻鐵生產(chǎn)大國(guó)之一，生產(chǎn)工藝和技術(shù)水平有了很在改進(jìn)，鉻鐵合金質(zhì)量及其主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均達(dá)到了世界先進(jìn)水平。我國(guó)鉻鐵合金生產(chǎn)工藝齊全，不但有成熟的電熱法，而且發(fā)展應(yīng)用了氧氣精煉、真空固態(tài)脫碳法及波倫法等先進(jìn)工藝。但在鉻鐵合金生產(chǎn)與技術(shù)上還存在一定問題