鐵合金講解課件

鐵合金選用教材《鐵合金冶煉工藝學(xué)》許傳才

主編

冶金工業(yè)出版社任課教師：程軍

副教授鐵合金選用教材《鐵合金冶煉工藝學(xué)》

參考教材：

《鐵合金生產(chǎn)》劉衛(wèi)主編，冶金工業(yè)出版社《鐵合金》周進(jìn)華

主編

，冶金工業(yè)出版社《鐵合金生產(chǎn)實(shí)用技術(shù)手冊(cè)》趙乃成、張啟軒主編，冶金工業(yè)出版社《鐵合金生產(chǎn)節(jié)能及精煉技術(shù)》欒心漢、唐琳編著，

西北工業(yè)大學(xué)出版社參考教材：緒論（2小時(shí)）1、鐵合金冶煉的基本原理（4小時(shí)）2、電極和爐襯（2小時(shí)）3、鐵合金冶煉車間和設(shè)備（2小時(shí)）4、硅系合金的冶煉（2小時(shí)）5、錳系合金的冶煉（2小時(shí)）6、鉻系合金的冶煉（2小時(shí)）鐵合金講解課件緒

論一、鐵合金的定義、用途及分類:1、鐵合金的定義2、鐵合金的用途3、鐵合金產(chǎn)品分類二、鐵合金的生產(chǎn)方法三、鐵合金的加入方法四、鐵合金生產(chǎn)簡(jiǎn)史及發(fā)展現(xiàn)狀

緒論一、鐵合金的定義、用途及分類:普通鐵合金特種鐵合金Si系鐵合金:Fe-Si,Ca-Si,工業(yè)SiMn系鐵合金:高、中、低CFe-Mn,Mn-Si,金屬M(fèi)nCr系鐵合金:高、中、低CFe-Cr,Cr-Si,金屬Cr其它鐵合金:Fe-P,Fe-W,Fe-Ni,Fe-Ti,Fe-Mo,Fe-V,Fe-Nb,Fe-B等Fe-Zr氮化鐵合金:Mn系,Cr系發(fā)熱鐵合金:高、低CFe-Cr,Fe-Nb氧化物壓塊:MoO3、WO3鈣系復(fù)合脫氧劑：Ca、Si、Mn、Al復(fù)合合金鐵合金產(chǎn)品的分類普通鐵合金特種鐵合金Si系鐵合金:Fe-Si,Ca-Si,工二、鐵合金生產(chǎn)的主要方法(一)、按使用的設(shè)備分類1、高爐法2、電爐法3、爐外法4、氧氣轉(zhuǎn)爐法5、真空電阻爐法二、鐵合金生產(chǎn)的主要方法1.高爐法高爐法是最早采用的鐵合金生產(chǎn)方法。高爐法冶煉鐵合金和高爐冶煉生鐵基本相同。目前主要是生產(chǎn)高爐高碳錳鐵。優(yōu)點(diǎn)：具有勞動(dòng)生產(chǎn)率高，成本低。缺點(diǎn)：高爐爐缸溫度有局限性、高爐冶煉條件下金屬被碳充分飽和。高爐法一般只用于生產(chǎn)易還原元素鐵合金和低品位鐵合金，如高碳錳鐵、低硅鐵、低錳硅、鎳鐵及富錳渣等。鐵合金講解課件2.電爐法(1)還原電爐（礦熱爐）法(2)精煉爐（電弧爐）法2.電爐法還原電爐（礦熱爐）法與精煉爐（電弧爐）法區(qū)別還原電爐法精煉電爐法

還原劑

用碳做還原劑

用硅(硅質(zhì)合金)作為還原劑

生產(chǎn)過(guò)程

連續(xù)式

間歇式

加熱方式依靠電弧和電流通過(guò)爐料而產(chǎn)生的電阻熱加熱

依靠電弧熱和硅氧化反應(yīng)熱進(jìn)行冶煉

工藝過(guò)程將混合好的爐料加入爐內(nèi),并將電極埋在爐料中,依靠電弧和電流通過(guò)爐料而產(chǎn)生的電阻熱加熱,熔化的金屬和爐渣集聚在爐底,通過(guò)出鐵口定時(shí)出鐵出渣。引弧、加料、熔化、精煉、出鐵

產(chǎn)品硅鐵、硅鈣合金、工業(yè)硅、高碳錳鐵、錳硅合金、高碳鉻鐵、硅鉻合金等。中、低碳錳鐵，中、低微碳鉻鐵及釩鐵等。還原電爐（礦熱爐）法與精煉爐（電弧爐）法區(qū)別還原電爐法精煉電3.爐外法3.爐外法3.爐外法爐外法生產(chǎn)W-Fe工藝3.爐外法爐外法生產(chǎn)W-Fe工藝鐵合金生產(chǎn)方法的分類表根據(jù)設(shè)備根據(jù)還原方法根據(jù)操作方法產(chǎn)品電爐法碳還原法埋弧電爐法高碳錳鐵、錳硅合金、硅鐵、工業(yè)硅、硅鈣合金、高碳鉻鐵、硅鈣合金、高碳鎳鐵、磷鐵電弧爐法鎢鐵、高碳鉬鐵、高碳釩鐵硅還原法放熱法電弧爐-鋼包冶煉法中低碳錳鐵及中、低、微碳鉻鐵鋁熱法鋁還原法鋁熱法（包括鋁硅或硅發(fā)熱劑與電爐并用）釩鐵、鈮鐵、金屬鉻、低碳鉬鐵、硼鐵、硅鋯鐵、鈦鐵、鎢鐵其他電解法電解還原法電解金屬錳、電解金屬鉻轉(zhuǎn)爐法氧氣吹煉中、低碳鉻鐵及中、低碳錳鐵感應(yīng)爐法熔融鈦鐵、硅鋁鋇、硅鋁鋇鈣真空加熱爐法真空固體脫碳法微碳鉻鐵、氮化鉻、氮化錳高爐法碳還原法高碳鎳鐵、高碳錳鐵、鏡鐵團(tuán)礦法氧化物團(tuán)礦（鉬、釩）、發(fā)熱型鐵合金、氮化鐵合金（用真空加熱爐）熔融還原法碳還原法等離子法碳還原法鐵合金生產(chǎn)方法的分類表根據(jù)還原方法根據(jù)操作方法產(chǎn)品電爐法碳還三、鐵合金的加入方式冶煉鋼種的不同，鐵合金的加入數(shù)量和加入方式也不相同。1、直接加入爐內(nèi)、鋼包中，如硅鐵、錳鐵、硅鋁鐵等；2、在中注管或鋼錠模中加入鐵合金；3、噴吹法。利用氣體做載體，將合金粉劑直接噴射到鋼液的深部，可以避免粉劑與空氣或熔渣接觸，擴(kuò)大反應(yīng)界面，加速傳質(zhì)過(guò)程，是提高合金收得率極有效的手段,如硅鈣合金等；4、喂絲法。加入鋼包、中間包或結(jié)晶器中，易氧化的合金包覆成線，插入鋼包等容器的深部，精確控制成分，提高合金的使用效率。三、鐵合金的加入方式冶煉鋼種的不同，鐵合金的加入數(shù)量和加入方鐵合金講解課件鐵合金質(zhì)量對(duì)鋼質(zhì)量的影響鋼的質(zhì)量取決于冶煉、澆注和其它工序的工藝水平，鐵合金在鋼的脫氧、調(diào)整成分及合金化、降低夾雜含量、控制夾雜形態(tài)等有重要影響。使用低雜質(zhì)含量的鐵合金，是冶煉優(yōu)質(zhì)潔凈鋼的前提。深沖冷軋板，要求碳含量≤0.004%，只能使用微碳鐵合金生產(chǎn)。低硫鋼生產(chǎn)，要求鐵合金的S要低；低磷鋼生產(chǎn)，要求鐵合金的P要低，等等。鐵合金質(zhì)量對(duì)鋼質(zhì)量的影響鋼的質(zhì)量取決于冶煉、澆注和其它工序的四、鐵合金生產(chǎn)簡(jiǎn)史及其發(fā)展現(xiàn)狀（一）鐵合金工業(yè)生產(chǎn)的起源鐵合金的工業(yè)生產(chǎn)始于19世紀(jì)中期；1860年左右，貝爾努利用鎢酸同鑄鐵起反應(yīng)制得鎢鐵；1875年，法國(guó)普爾塞爾成功地在高爐中制得了含硅10％～18地硅鐵；同一年他和高蒂爾同時(shí)在高爐中首次制得了錳鐵，跨出向大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)錳鐵地關(guān)鍵性一步。19世紀(jì)末，世界上開始采用還原電爐冶煉鐵合金。1890年，法國(guó)西蒙首先采用電熱法，使用氧化錳和螢石的混合料，獲得了含Mn84％、Fe8％、C7.1％、Si0.2％的電爐錳鐵；1893年，開始采用電弧爐生產(chǎn)鎢鐵；這一年，穆瓦桑也在電爐中制得了高碳硼鐵；四、鐵合金生產(chǎn)簡(jiǎn)史及其發(fā)展現(xiàn)狀四、鐵合金生產(chǎn)簡(jiǎn)史及其發(fā)展現(xiàn)狀（一）鐵合金工業(yè)生產(chǎn)的起源1894年，穆瓦桑發(fā)明在電爐中還原氧化釩法；1897年，戈德施米特發(fā)明鋁熱法后，釩被用于冶金工業(yè)；1899年，美國(guó)在西弗吉尼亞州得霍爾庫(kù)姆羅克廠的電爐中，第一個(gè)煉制了含Si25％～50％的硅鐵；1900年，始于法國(guó)的高碳鉻鐵電熱法生產(chǎn)轉(zhuǎn)入工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)；這一年，法國(guó)還首先制得了鉬鐵；1901年，羅西發(fā)明電鋁熱法還原富鈦渣生產(chǎn)鈦鐵；1905年，利姆提出用欠量的碳還原硼酸鐵，以制取低碳錳鐵；1907年，開始采用金屬熱法制鈮；1908年，用兩步法生產(chǎn)含碳1％～2％的中碳錳鐵；1910年以后，還原電爐冶煉各種鐵合金獲得了迅速發(fā)展。四、鐵合金生產(chǎn)簡(jiǎn)史及其發(fā)展現(xiàn)狀四、鐵合金生產(chǎn)簡(jiǎn)史及其發(fā)展現(xiàn)狀（二）鐵合金工業(yè)發(fā)展經(jīng)歷的三個(gè)時(shí)期從鐵合金冶煉方法、發(fā)展規(guī)模和技術(shù)裝備水平等方面研究，世界鐵合金工業(yè)發(fā)展大致可分為三個(gè)發(fā)展時(shí)期。1.高爐冶煉時(shí)期1860～1908年間為高爐生產(chǎn)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的發(fā)展時(shí)期。1900年世界鋼產(chǎn)量約2800萬(wàn)t，鐵合金產(chǎn)量約17萬(wàn)t，其高爐鐵合金約16萬(wàn)t,而電爐鐵合金產(chǎn)量?jī)H1萬(wàn)t左右。2.高爐與電爐大規(guī)模的發(fā)展時(shí)期1908～1960年間，高爐與電爐都在迅猛發(fā)展，但電爐的發(fā)展更快，其產(chǎn)量逐漸趕上高爐產(chǎn)品的產(chǎn)量。

到1960年，世界產(chǎn)鋼達(dá)3.4億t，鐵合金產(chǎn)量達(dá)560萬(wàn)t，此時(shí)電爐鐵合金產(chǎn)量和高爐產(chǎn)量各約為280萬(wàn)t。四、鐵合金生產(chǎn)簡(jiǎn)史及其發(fā)展現(xiàn)狀四、鐵合金生產(chǎn)簡(jiǎn)史及其發(fā)展現(xiàn)狀（二）鐵合金工業(yè)發(fā)展經(jīng)歷的三個(gè)時(shí)期3.鐵合金工業(yè)走向現(xiàn)代化時(shí)期1960年至今，電爐逐步取代高爐并占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。1960年以后，電爐鐵合金產(chǎn)量首次超過(guò)高爐鐵合金產(chǎn)量，且繼續(xù)高速發(fā)展。1995年世界鋼產(chǎn)量約為7.7億t,鐵合金總產(chǎn)量約1600萬(wàn)t，其中，電爐鐵合金產(chǎn)量達(dá)80％以上。同時(shí)電爐設(shè)備技術(shù)加快了大型化、全封閉化（半封閉）、機(jī)械化和過(guò)程控制等現(xiàn)代化步伐，電爐爐氣凈化和余熱回收利用達(dá)到實(shí)用階段，出現(xiàn)了無(wú)公害的鐵合金廠；電子計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)過(guò)程得到應(yīng)用和推廣。四、鐵合金生產(chǎn)簡(jiǎn)史及其發(fā)展現(xiàn)狀四、鐵合金生產(chǎn)簡(jiǎn)史及其發(fā)展現(xiàn)狀（三）國(guó)外鐵合金工業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀至20世紀(jì)，世界約有50多個(gè)國(guó)家生產(chǎn)鐵合金;鋼鐵工業(yè)發(fā)達(dá)的前蘇聯(lián)、美國(guó)、日本、法國(guó)等鐵合金工業(yè)也很發(fā)達(dá);具有豐富礦物資源和能源的南非、挪威、巴西等國(guó)近些年在電爐鐵合金工業(yè)方面發(fā)展得十分迅速，其產(chǎn)品大量涌進(jìn)國(guó)際市場(chǎng);加拿大及一些發(fā)展中國(guó)家，如印度、墨西哥、津巴布韋、菲律賓、伊朗等也興建起了鐵合金企業(yè);四、鐵合金生產(chǎn)簡(jiǎn)史及其發(fā)展現(xiàn)狀四、鐵合金生產(chǎn)簡(jiǎn)史及其發(fā)展現(xiàn)狀

（三）國(guó)外鐵合金工業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀

世界上最大的硅鐵和高碳鉻鐵電爐為105000kV·A；最大的高碳錳鐵電爐為1O2000kV·A；最大的錳硅合金電爐為88000kV·A；最大的硅鈣合金電爐為48000kV·A；最大的工業(yè)硅電爐為55000kV·A；最大的鎳鐵電爐為840O0kV·A。

在爐型上，新建的錳鐵和鉻鐵電爐多采用全封閉式及濕法煤氣除塵，并向干式除塵技術(shù)邁進(jìn)；硅鐵電爐多采用矮煙罩半封閉式及干法袋式煙氣除塵，挪威研制成功了全封閉干法除塵的硅鐵電爐。

世界上最大的鐵合金廠是俄羅斯車?yán)镅刨e斯克鐵合金廠，年產(chǎn)硅鐵、鉻鐵及錳硅合金共90萬(wàn)t。最大的錳鐵廠是烏克蘭尼科伯爾鐵合金廠，年產(chǎn)錳系產(chǎn)品120萬(wàn)t。四、鐵合金生產(chǎn)簡(jiǎn)史及其發(fā)展現(xiàn)狀四、鐵合金生產(chǎn)簡(jiǎn)史及其發(fā)展現(xiàn)狀

（四）我國(guó)鐵合金工業(yè)的飛躍發(fā)展

1894年在漢陽(yáng)鐵廠28．4m3高爐中煉制出錳合金；20世紀(jì)30年代末至40年代末期，我國(guó)曾進(jìn)行過(guò)多種鐵合金的試制和小批量生產(chǎn)，當(dāng)時(shí)只有幾座小電爐生產(chǎn)硅鐵、錳鐵，年產(chǎn)量?jī)H百噸;50年代初引進(jìn)蘇聯(lián)鐵合金技術(shù)，建設(shè)成我國(guó)第一座大型鐵合金廠——吉林鐵合金廠;60年代至70年代期間，隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展與布局的需要，建成了一批較大型的鐵合金電爐車間及鎢鐵、鉬鐵、釩鐵、鈦鐵等多品種的鐵合金車間;

隨著世界還原電爐大型化、機(jī)械化和自動(dòng)化的進(jìn)展，80年代中期至90年代間，除建設(shè)或技術(shù)改造一批新的63O0kV·A、12500kV·A、16500kV·A半封閉及全封閉式還原電爐車間外,還建成了具有當(dāng)今世界技術(shù)和裝備水平25000kV·A、30000kV·A、31500kV·A及50000kV·A的大型現(xiàn)代化還原電爐車間。四、鐵合金生產(chǎn)簡(jiǎn)史及其發(fā)展現(xiàn)狀四、鐵合金生產(chǎn)簡(jiǎn)史及其發(fā)展現(xiàn)狀

（四）我國(guó)鐵合金工業(yè)的飛躍發(fā)展我國(guó)鐵合金產(chǎn)品已做到自給有余，不僅出口產(chǎn)品，而且還向菲律賓、伊朗、巴基斯坦等國(guó)出口成套鐵合金工程和設(shè)備技術(shù)。20世紀(jì)末，我國(guó)鐵合金產(chǎn)能約達(dá)700萬(wàn)t，實(shí)產(chǎn)約達(dá)500萬(wàn)t，其中出口約占1／3。至此，我國(guó)不僅是鐵合金生產(chǎn)大國(guó)，同時(shí)又是產(chǎn)品出口貿(mào)易大國(guó)。目前，我國(guó)鐵合金產(chǎn)量已突破3千萬(wàn)噸，2012年，我國(guó)鋼產(chǎn)量6.83億噸，生鐵6.3億噸，鐵合金產(chǎn)量2841.6萬(wàn)噸。四、鐵合金生產(chǎn)簡(jiǎn)史及其發(fā)展現(xiàn)狀（五）鐵合金生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

近二十多年來(lái)，隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，世界鐵合金工業(yè)生產(chǎn)在品種、冶煉工藝、技術(shù)裝備、節(jié)能降耗、環(huán)境保護(hù)、能量回收和資源綜合利用等技術(shù)方面都有迅速的發(fā)展和突破。

鐵合金生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展有以下幾個(gè)方面：

1.鐵合金產(chǎn)品發(fā)生結(jié)構(gòu)型的變化，品種面向多元化

總發(fā)展趨勢(shì)：增加品種，充分利用合金元素；合理利用資源，產(chǎn)品向復(fù)合或多元化方向發(fā)展；降低合金中有害雜質(zhì)物，向純凈化方向發(fā)展；縮短工藝流程，降低能耗，提高生產(chǎn)效率，進(jìn)而降低生產(chǎn)消耗和成本。

四、鐵合金生產(chǎn)簡(jiǎn)史及其發(fā)展現(xiàn)狀（五）鐵合金生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)四、鐵合金生產(chǎn)簡(jiǎn)史及其發(fā)展現(xiàn)狀

2.精料技術(shù)A采用優(yōu)質(zhì)組合碳質(zhì)還原劑B改善入爐礦石的制備技術(shù)3.采用高效率的大型還原電爐，提高技術(shù)裝備水平

A還原電爐的大型化、連續(xù)作業(yè)B采用全封閉式還原電爐并回收煤氣

C新建或改建半封閉式還原電爐

D應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)控制電爐冶煉過(guò)程（五）鐵合金生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)2.精料技術(shù)（五）鐵合金生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)（五）鐵合金生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

4．采用連續(xù)法冶煉硅鈣合金的新技術(shù)5.采用一步法冶煉硅鉻合金6.采用熱兌法（波倫法）生產(chǎn)中低碳錳鐵7.采同熱兌法（波倫法）生產(chǎn)微碳鉻鐵8.鐵合金直流還原電爐技術(shù)（含中空電極技術(shù)）9.鐵合金熔融還原新技術(shù)10.等離子爐冶煉新技術(shù)11.鐵合金產(chǎn)品加工、制粉及