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1、“冶金工程pptch4课件内容,11、第第4章章铁合金生产铁合金生产4.2耐火材料及电极材料耐火材料及电极材料4.3硅铁生产硅铁生产课堂学习课堂学习目标目标4.1概述概述4.4镒铁生产镒铁生产4.5铭铁生产铭铁生产4.1概述概述本节主要介绍铁合金相关基础学问，然后介绍了铁合金生产主要技术经本节主要介绍铁合金相关基础学问，然后介绍了铁合金生产主要技术经济指标。济指标。4.1.1铁合金的基本学问铁合金的基本学问L铁合金的定义和用途铁合金的定义和用途一种或一种以上的金属元素与铁组成的合金叫铁合金。例如硅铁，锦铁一种或一种以上的金属元素与铁组成的合金叫铁合金。例如硅铁，镒铁等。等。2.铁合金品中和分类

2、铁合金品中和分类（12、）按元素分：有硅、镒、铭、帆、钛、鸨等。）按元素分：有硅、镒、铭、凡、钛、鸨等。（2）按碳凹凸分：高、中、低、微、超微碳铁合金。）按碳凹凸分：高、中、低、微、超微碳铁合金。（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）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。低碳铁合金等等。3铁合金的生产方法铁合金的生产方法一般按下列方法进行分类。一般按下列方法进行分类。（工）冶炼设备的的特点分：有高炉法、电炉法、转炉法、；真空电阻炉）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。法；感应

3、炉法；炉外法；等离子炉3、法。（2）按热量来源分:碳热法、电热法、电硅法、金属热法。）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。）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）。）按过程渣量多少分：有渣法和无渣法（微渣法）。4.1.2铁合金生产主要技术经济指标铁合金生产主要技术经济指标1.产品产量产品产量产品产量是指肯定时间内生产的经检验合格的铁合金的数量（产品产量是指肯定时间内生产的经检验合格的铁合金的数量（t）o产量）。产量有实物量和基准量之分。有实物量和基准量之分。2

4、.平均日产量平均日产量平4、均日产量是指电炉在实际作业天数内平均每天的生产力量，其计算公正均日产量是指电炉在实际作业天数内平均每天的生产力量，其计算公式如下。式如下。平均日产量平均日产量=合格产品产量（基准吨，合格产品产量（基准吨，t）/实际作业天数（实际作业天数（d）3.电炉日历作业率电炉日历作业率电炉日历作业率是指电炉实际作业时间占日历时间的百分比，其计算公电炉日历作业率是指电炉实际作业时间占日历时间的百分比,其计算公式如下。式如下。电炉日历作业率电炉日历作业率=实际作业时间（实际作业时间（h）/日历作业时间（日历作业时间（h）X100%4.电炉日历利用系数电炉日历利用系数电炉日历利用系数

5、是指在日历天数内电炉每百万伏5、安变压器额定容量，电炉日历利用系数是指在日历天数内电炉每百万伏安变压器额定容量，平均昼夜生产的合格铁合金产量，其计算公式如下。平均昼夜生产的合格铁合金产量，其计算公式如下。电炉日历利用系数电炉日历利用系数=产品合格量（基准吨，产品合格量（基准吨，t）/变压器额定容量（变压器额定容量（MVA）X日历天数（日历天数（d）电炉日历利用系数是反映电炉力量利用程度的一项综合性指标。电炉日历利用系数是反映电炉力量利用程度的一项综合性指标。4.2耐火材料及电极材料耐火材料及电极材料本节主要介绍铁合金生产所需的两类材料：耐火材料及电极材料。本节主要介绍铁合金生产所需的两类材料:

6、耐火材料及电极材料。4.2.16、耐火材料耐火材料铁合金冶炼过程是个高温条件下进行的简单的物理化学过程。铁合金电铁合金冶炼过程是个高温条件下进行的简单的物理化学过程。铁合金电炉炉衬在冶炼过程中，不仅承受剧烈的高温作用（特殊是电弧光的高温炉炉衬在冶炼过程中，不仅承受剧烈的高温作用（特殊是电弧光的高温作用），而且还承受炉料、高温炉气、熔融铁水和高温炉渣的物理化学作用），而且还承受炉料、高温炉气、熔融铁水和高温炉渣的物理化学侵蚀和机械冲刷作用。因此，为了保证铁合金冶炼能在高温条件下有效侵蚀和机械冲刷作用。因此，为了保证铁合金冶炼能在高温条件下有效地进行，必需使用特别材料来砌筑电炉炉衬。地进行，必需使

7、用特别材料来砌筑电炉炉衬。通常，将7、在高温条件下能承受高温作用，能反抗铁液、炉渣、炉气侵蚀通常，将在高温条件下能承受高温作用，能反抗铁液、炉渣、炉气侵蚀和机械冲刷作用、能保持炉衬原有外形、尺寸和强度的砌炉材料成为耐和机械冲刷作用、能保持炉衬原有外形、尺寸和强度的砌炉材料成为耐火材料。同时又将多孔的,温度在火材料。同时又将多孔的，温度在50100时导热系数小于时导热系数小于1.0455kJ/（mh）的能起绝热保温作用的砌炉材料，叫做保温（绝热）材料。）的能起绝热保温作用的砌炉材料，叫做保温（绝热）材料。保温材料承受高温作用的性能介于耐火和非耐火材料之间。保温材料承受高温作用的性能介于耐火和非耐

8、火材料之间。4.2.2电极材料电极材8、料1.电极种类电极种类碳质电极按其用途及制作工艺不同可分为碳素电极、石墨电极和自焙电碳质电极按其用途及制作工艺不同可分为碳素电极、石墨电极和自焙电极三种。极三种。碳素电极是以低灰分的无烟煤、冶金焦、沥青焦和石油焦为原料，按一碳素电极是以低灰分的无烟煤、冶金焦、沥青焦和石油焦为原料，按肯定的比例和粒度组成，混合时加入粘结剂沥青和焦油，在适当的温度下定的比例和粒度组成，混合时加入粘结剂沥青和焦油，在适当的温度下搅拌匀称后压制成形，最终在焙烧炉中缓慢焙烧制得。搅拌匀称后压制成形，最终在焙烧炉中缓慢焙烧制得。石墨电极以石油焦和沥青焦为原料制成碳素电极，再放到温度

9、为石墨电极以石油焦和沥青焦为原料制成碳素9、电极，再放到温度为22732773K的石墨化电阻炉中，经石墨化而制成石墨电极。的石墨化电阻炉中，经石墨化而制成石墨电极。自焙电极用无烟煤、焦炭以及沥青和焦油为原料，在肯定温度下制成电自焙电极用无烟煤、焦炭以及沥青和焦油为原料，在肯定温度下制成电极糊，然后把电极糊装入已安装在电炉上的电极壳中，在电炉生产过程极糊，然后把电极糊装入已安装在电炉上的电极壳中，在电炉生产过程中依靠电流通过时所产生的焦耳热和炉内传导热，自行烧结焦化。这种中依靠电流通过时所产生的焦耳热和炉内传导热，自行烧结焦化。这种电极可连续使用，边使用边接长边烧结成形，且可焙烧成大直径的。自电

10、极可连续使用，边使用边接长边烧结成形，且可焙10、烧成大直径的。自焙电极不仅工艺简洁，成本也低，因此被广泛用于铁合金生产。焙电极不仅工艺简洁，成本也低，因此被广泛用于铁合金生产。自焙电极广泛用于铁合金冶炼上，炼制硅铁、硅铭合金、镒硅合金、高自焙电极广泛用于铁合金冶炼上，炼制硅铁、硅倍合金、镒硅合金、高碳镒铁、高碳铝铁、中低碳镒铁、中低碳铭铁、硅钙合金、鸽铁等。自碳镒铁、高碳铭铁、中低碳镒铁、中低碳铭铁、硅钙合金、鸨铁等。自焙电极易使生产合金增碳，铁皮代入铁，所以生产含碳很低的铁合金和焙电极易使生产合金增碳，铁皮代入铁，所以生产含碳很低的铁合金和纯金属，如微碳格铁、工业硅和金属镒的冶炼采纳碳素或

11、石墨电极。纯金属，如微碳铭铁、工业硅和金属镒的冶炼11、采纳碳素或石墨电极。4.3硅铁生产硅铁生产本节主要介绍硅铁的生产，其中首先介绍硅铁的牌号和用途，然后重点介绍硅铁的冶炼。本节主要介绍硅铁的生产，其中首先介绍硅铁的牌号和用途，然后重点介绍硅铁的冶炼。4.3.1硅铁的牌号和用途硅铁的牌号和用途硅铁是硅与铁的合金，是炼钢的主要脱氧剂和合金剂之一炼钢工业消耗的硅铁占硅铁总产硅铁是硅与铁的合金，是炼钢的主要脱氧剂和合金剂之一炼钢工业消耗的硅铁占硅铁总产量的量的90%以上。每吨钢消耗硅铁（折合成以上。每吨钢消耗硅铁（折合成75%Si）为）为35kg。在炼钢生产中，除部分沸腾。在炼钢生产中，除部分沸腾

12、钢外，几乎全部钢种都用硅铁脱氧。钢外，几乎全部钢种都用12、硅铁脱氧。硅铁在炼钢工业、铸造工业及其他工业生产中被广泛应用。硅铁在炼钢工业、铸造工业及其他工业生产中被广泛应用。4.3.2硅铁的冶炼硅铁的冶炼1,冶炼硅铁的原料冶炼硅铁的原料炼制硅铁时，是将硅从含有炼制硅铁时，是将硅从含有SiO2的硅石中还原出来。冶炼硅铁所用的主要原料的硅石中还原出来。冶炼硅铁所用的主要原料有：硅石、焦碳、钢屑。有：硅石、焦碳、钢屑。2.硅铁冶炼方法及基本原理硅铁冶炼方法及基本原理硅铁是在开口式或半封闭式（即矮烟罩）的还原炉内采纳连续作业法进行冶炼硅铁是在开口式或半封闭式（即矮烟罩）的还原炉内采纳连续作业法进行冶炼

13、的。在整个冶炼过程中，电极深而稳地插在炉料中，混匀的炉料,13、随料面匀称的。在整个冶炼过程中，电极深而稳地插在炉料中，混匀的炉料，随料面匀称下沉而小批地加入炉内。炉内料面始终保持肯定的高度，并呈平锥体外形，炉下沉而小批地加入炉内。炉内料面始终保持肯定的高度，并呈平锥体外形，炉内铁水积存至肯定程度时，打开炉眼放出。内铁水积存至肯定程度时，打开炉眼放出。4.4镒铁生产镒铁生产本节介绍锦铁的生产，首先介绍高炉镒铁的牌号及用途、电炉高碳镒铁本节介绍镒铁的生产，首先介绍高炉锦铁的牌号及用途、电炉高碳镒铁牌号及用途，然后重点介绍高炉镒铁及电炉镒铁的冶炼。牌号及用途，然后重点介绍高炉镒铁及电炉镒铁的冶炼。

14、4.4.1高炉锦铁牌号及用途高炉镒铁牌号及用途高炉法是高碳镒铁14、生产最早采纳的一种方法。该法以焦炭作为还原剂和高炉法是高碳镒铁生产最早采纳的一种方法。该法以焦炭作为还原剂和热源，白云石或石灰石作熔剂，用高炉生产高碳镒铁。热源，白云石或石灰石作熔剂，用高炉生产高碳镒铁。高炉法生产高碳镒铁，由于焦炭使用量较大，带入产品中的杂质较多，高炉法生产高碳镒铁，由于焦炭使用量较大，带入产品中的杂质较多，特殊是有害元素杂质磷的含量远大于电炉高碳镒铁。尽管高炉生产具有特殊是有害元素杂质磷的含量远大于电炉高碳镒铁。尽管高炉生产具有生产成本较低等优点，但由于钢铁工业对铁合金的品质要求日益提高，生产成本较低等优点

15、，但由于钢铁工业对铁合金的品质要求日益提高，在炉外脱磷技术逐步成熟到15、投入工业化生产以前，其应用范围受到肯定在炉外脱磷技术逐步成熟到投入工业化生产以前，其应用范围受到肯定限制。限制。4.4.2电炉高碳锦铁牌号及用途电炉高碳镒铁牌号及用途电炉高碳镒铁是含有少量硅、磷、硫杂质的电炉高碳镒铁是含有少量硅、磷、硫杂质的Mn-Fe-C三元合金，镒铁中三元合金，镒铁中镒与铁之和为镒与铁之和为92%左右，含碳左右，含碳6%7%。镒、铁、碳在合金中通常以。镒、铁、碳在合金中通常以Mn3C,Fe3C的形式存在。高碳镒铁熔点为的形式存在。高碳镒铁熔点为12202270,密度为，密度为7.17.4gcm,抗压强

16、度为，抗压强度为7090MPa。合金中镒与铁能以任意比例。合金中镒与铁能16、以任意比例互溶，但当镒含量超过互溶，但当镒含量超过82%时，易受空气中水分的侵蚀而消蚀成粉末；时，易受空气中水分的侵蚀而消蚀成粉末；因此，含锦量超过因此，含锌量超过82%的产品在储运过程中应留意防潮。的产品在储运过程中应留意防潮。4.4.3高炉镒铁的冶炼高炉镒铁的冶炼1,高炉镒铁冶炼原理高炉镒铁冶炼原理高炉镒铁的冶炼是以碳作发热剂和还原剂，在高炉中将镒和铁的氧化物高炉镒铁的冶炼是以碳作发热剂和还原剂，在高炉中将锦和铁的氧化物还原，生成镒铁、炉渣和煤气的一系列简单物理化学过程。还原，生成镒铁、炉渣和煤气的一系列简单物理

17、化学过程。2.高炉镒铁冶炼用的原料高炉镒铁冶炼用的原料高炉镒铁冶炼的原料17、主要有镒矿、焦炭和熔剂。高炉镒铁冶炼的原料主要有镒矿、焦炭和熔剂。4.4.4电炉锦铁的冶炼电炉镒铁的冶炼电炉法是以电能为热源，焦炭为还原剂，在炉身较矮的还原电炉中生产电炉法是以电能为热源，焦炭为还原剂,在炉身较矮的还原电炉中生产高碳镒铁的一种方法。高碳镒铁的一种方法。由于电炉法需要的焦炭量大大少于高炉法对焦炭的需要量，冶炼一吨高由于电炉法需要的焦炭量大大少于高炉法对焦炭的需要量,冶炼一吨高碳镒铁需要的炉料量也少一些，相应地带入产品中的磷含量较低，简单碳镒铁需要的炉料量也少一些，相应地带入产品中的磷含量较低，简单获得低

18、磷产品。在国外，由于电力工业进展快速，钢铁工业对电炉高碳获得低磷产品。在国18、外，由于电力工业进展快速，钢铁工业对电炉高碳镒铁的需求量比较大，高碳镒铁生产已由高炉逐步转向电炉；某些地区镒铁的需求量比较大，高碳镒铁生产已由高炉逐步转向电炉；某些地区甚至停止了高炉镒铁生产，改用电炉生产高碳镒铁。甚至停止了高炉镒铁生产，改用电炉生产高碳镒铁。在我国，由于煤炭资源丰富，目前的电力供应还较为紧急，镒矿资源的在我国，由于煤炭资源丰富，目前的电力供应还较为紧急，镒矿资源的品位又比较低，使得高炉镒铁生产仍占有比较大的份额。在今后较长的品位又比较低，使得高炉镒铁生产仍占有比较大的份额。在今后较长的一段时间里，

19、高炉法仍将是我国生产高碳锦铁的主要方法之-O一段时间里，高炉法仍将是我国生产高碳19、镒铁的主要方法之一。4.5倍铁生产铭铁生产本节介绍铭铁的生产，首先介绍铭铁铁牌号及用途，然后重点介绍铭铁本节介绍铭铁的生产，首先介绍铭铁铁牌号及用途，然后重点介绍铭铁的冶炼。的冶炼。4.5.1铭铁牌号及用途辂铁牌号及用途高碳铝铁（含再制铝铁）主要用途有：高碳铝铁（含再制铭铁）主要用途有：（1）用作含碳较高的滚珠钢、工具钢和高速钢的合金剂，提高钢的淬）用作含碳较高的滚珠钢、工具钢和高速钢的合金剂，提高钢的淬透性，增加钢的耐磨性和硬度；透性，增加钢的耐磨性和硬度；（2）用作铸铁的添加剂，改善铸铁的耐磨性和提高硬度

20、，同时使铸铁）用作铸铁的添加剂，改善铸铁的耐磨性和提高硬度，同时使铸铁具有良好的耐20、热性；具有良好的耐热性；（3）用作无渣法生产硅倍合金和中、低、微碳铭铁的含铭原料；）用作无渣法生产硅铝合金和中、低、微碳铭铁的含铭原料；（4）用作电解法生产金属铭的含铭原料；）用作电解法生产金属铭的含铭原料;（5）用作吹氧法冶炼不锈钢的原料。）用作吹氧法冶炼不锈钢的原料。4.5.2铭铁的冶炼铭铁的冶炼高碳铭铁的冶炼方法有高炉法、电炉法、等离子炉法、熔融还原法等。高碳铭铁的冶炼方法有高炉法、电炉法、等离子炉法、熔融还原法等。在高炉内只能制得含倍在在高炉内只能制得含铭在30%左右的特种生铁；等离子炉法和熔融还原

21、左右的特种生铁；等离子炉法和熔融还原法属于冶炼高碳铭铁新工艺，尚未普遍采纳。目前，含铭21、高的高碳倍铁法属于冶炼高碳铭铁新工艺，尚未普遍采纳。目前，含铭高的高碳铭铁大都采纳熔剂法在矿热炉内冶炼。大都采纳熔剂法在矿热炉内冶炼。电炉法冶炼高碳倍铁的基本原理是用碳还原铭矿中铭和铁的氧化物。其电炉法冶炼高碳铭铁的基本原理是用碳还原铭矿中铭和铁的氧化物。其主要反应有：主要反应有：23Cr2O32C43Cr2CO=123970-81.22TT开开=1523K23Cr2O3269C49Cr3C22CO=114410-83.05TT开开=873K23Cr2O3+187C=421Cr7C3+2CO=115380-82.09TT开开=1403K23Cr2O35423C=469Cr23C62CO=11827081.75TT开开1448K本章小结本章小结本章介绍了铁合金的分类、用途及冶炼方法。通过对铁本章介绍了铁合金的分类、用途及冶炼方法。通过对铁合金基本学问的介绍，把握铁合金的概念、种类以及主合金基本学问的介绍，把握铁合金的概念、种类以及主要技术经济指标。本章主要介绍了硅铁、镒铁、铭铁的要技术经济指标。本章主要介绍了硅铁、镒铁、铝铁的生产工艺和方法以及在社会实践中的用途。生产工艺和方法以及在社会实践中的用途。