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1 鐵合金冶鍊 -鐵合金冶鍊

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鐵合金冶鍊鐵合金冶鍊

鐵合金根據產品品種和質量要求採用不同的冶鍊方法,主要有碳還原法(高爐、電爐)、金屬熱還原法和電解法;並可採用脫硅精鍊、吹氧、真空固態脫碳等方法進行精鍊。某些合金元素在礦石中含量很低,必須先進行富集,包括選礦和濕法冶金或火法冶金處理,提取純凈的氧化物或其他中間產品,再行冶鍊。

高爐冶鍊 

產品有錳鐵、鏡鐵(含錳30%以下的錳鐵)、低硅硅鐵(含硅10~15%)和鎳鐵等等(見高爐煉鐵。

電爐還原冶鍊 

鐵合金產品絕大部分用還原電爐冶鍊。產品有硅鐵、碳素錳鐵、錳硅合金、碳素鉻鐵、鎢鐵、硅鉻合金、硅鈣合金、磷鐵等。

在還原電爐內用礦石配加焦炭或其他碳質還原劑依靠電能加熱進行冶鍊。運行時電極插入爐料,除電極端部和焦炭顆粒之間產生電弧外,主要通過爐料和爐渣的電阻熱加熱。還原時錳和鉻等元素同時與碳結合成碳化物,因此冶鍊錳鐵、鉻鐵時,得到的是含碳高的產品。煉得的鐵合金熔液和熔渣每隔一定時間從出鐵口放出。熔點特高的鐵合金(如鎢鐵不能放出,則用取鐵法或結塊法生產。

為了保持電極合理深插、爐況穩定,必須控制好爐膛電阻。爐膛電阻受爐料組成、還原用炭的種類及其粒度和數量、爐渣的化學成分、爐膛尺寸和電極間距、爐內溫度分佈等因素的影響。

用作還原劑的焦炭同時是爐料中傳導電能並對爐膛電阻起主要影響的因素。焦炭顆粒較細有利於在爐料中均勻分佈而且具有較高的電阻率。電阻率較高的焦炭,例如低溫焦、煤氣焦,或配加煤、木炭、木片,可以提高爐膛電阻,有利於電極深插(見鐵合金電爐)。

金屬熱還原法 

用鋁或硅作還原劑進行金屬氧化物的還原。由於反應激烈、集中,釋放出大量熱能,產生高溫,在一定條件下還原反應可自動進行,使金屬和爐渣全部熔化,煉得鐵合金產品。

鋁熱法  用鋁作還原劑,反應一般都能自動進行,用不加熱的反應器冶鍊,所以又稱爐外法。常用於鈦鐵、鉬鐵、高釩鐵、硼鐵和金屬鉻等的生產。鋁熱法冶鍊設備是簡單的鐵制圓筒形熔煉反應器,由兩個半筒或幾部分組成。便於拆卸更換。反應器(也稱爐筒)可安放在預先做好的砂窩上,或放在可移動的、鋪有耐火材料的小車上。反應器和砂窩都要預先乾燥,以防爆炸。冶鍊設備要有排煙裝置。鋁熱法的冶鍊操作有兩種方式:①上部點火,如用於冶鍊鉬鐵。②下部點火,如用於冶鍊釩鐵。

電硅熱法  用硅(一般為75%硅鐵)作還原劑進行金屬熱法冶鍊時,因熱量不足,採用電爐冶鍊,通過電能補充加熱。一般在還原冶鍊之後,隨即添加氧化物或礦石進行脫硅精鍊,得到低碳、低硅的產品,常用於釩鐵、鎢鐵的生產。

鐵合金的精鍊 

電爐精鍊  高碳的錳、鉻鐵合金在電爐內進行氧化脫碳精鍊,因碳化物比較穩定,難於得到低碳產品,所以生產中通常採用脫硅精鍊法,以低碳含硅合金(如硅鉻、錳硅)配加石灰、礦石在電爐內進行脫硅精鍊。

熱兌法 通過液態金屬沖兌入液態熔渣進行脫硅精鍊的方法,按發明人姓氏(R.Perrin)又稱為佩蘭法。主要用於鉻鐵的精鍊,近年也用於錳鐵的精鍊。採用兩個盛桶逆流沖兌,由於熱兌時形成充分攪拌,反應激烈而脫硅效果好。   

吹氧法 向熔融金屬吹入工業純氧,使粗煉合金中的碳、硅等元素氧化而獲得中、低碳產品。此法現用於生產中、低碳鉻鐵和中、低碳錳鐵。   

真空固態脫碳法 (Simplex法) 含碳高的鐵合金在真空固態條件下進行脫碳反應,製得微碳產品的方法,主要用於製取含碳特低的微碳鉻鐵。   

濕法冶金處理 在鐵合金生產中對合金元素含量低的礦石,一般採用濕法冶金處理進行富集,為還原冶鍊提供純度較高的半成品。為電解生產製備合格的溶液也屬於濕法冶金範疇。濕法處理的工藝過程一般包括:原料處理、浸取、液固分離和凈化、金屬提取等工序。採用濕法冶金處理的鐵合金主要有釩鐵、鈮鐵、金屬鉻、金屬錳等。(見彩圖)

   

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