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铁合金的破碎与生产方法介绍


铁合金是由铁与一种或几种元素组成的中间合金,主要用于钢铁冶炼。在钢铁工业中一般还把所有炼钢用的中间合金,不论含铁与否(如硅钙合金),都称为“铁合金”。习惯上还把某些纯金属添加剂及氧化物添加剂也包括在内。

铁合金的破碎方法,所说的铁合金,尤其是指那些可用于钢液炉后处理的多元铁合金以及用于其他冶金和非冶金用途的,例如用于制造电焊条药皮的铁合金,该方法包括将原料粗碎成大于3mm,通常是5—20mm的铁合金块,可以用任何一种方法,如机械破碎法来进行粗碎,然后将这些原料与氢反应,使其碎裂成粒度小于3mm的粉末,其特征在于,将粒度大于3mm的块状铁合金作为原料置于阴、阳两电极间能产生氢离子的电场中,在此处,块状铁合金发生逐步的多向性的氢脆裂,这样就得到形状不规则的粉末,所说的铁合金在氢离子场中需维持这样一段时间,即要使得至少有一部分块状铁合金已变成粉末,然后将所说粉末与电解液分离,并将所获粉末以潮湿状态置空气良好流通处进行处理,在此处理期间,大部分的颗粒发生进一步的滞后氢脆裂作用,特别是那些过大的粒子要破裂成较小的粒子,于是使粒度合乎要求的粉末所占的百分数增加,最后将所获的粉末干燥并将其筛分成粒度合乎要求的、过大粒度的和过小粒度的三个筛分。

铁合金的种类繁多,生产方法各异,但归纳起来主要有以下五种:

(1)、高炉法 高炉冶炼铁合金与高炉冶炼生铁相似,是利用高炉的高温及还原性气氛使合金矿石还原制成铁合金的。在高炉中生产的铁合金主要是高碳锰铁。此外,用高炉还可冶炼低硅硅铁(Si约10%)与镜铁,前者供铸造使用。用高炉冶炼铁合金,劳动生产率高,成本低。但因高炉内氧化带的存在,高熔点或难还原的氧化物不能还原,所以其它一些铁合金不能用高炉冶炼,只能用电炉生产。

(2)、电热法 电热法是铁合金生产的主要方法。由于碳的还原能力随着温度的升高而增强,故很多难还原的氧化物如:CaO、Al2O3、稀土氧化物等都可以在还原电炉中还原出来。在还原电炉内以电能为热源,用碳作还原剂,还原矿石生产铁合金。此法的缺点是许多金属极易和碳生成碳化物,故用碳作还原剂生产的合金(除硅质外)含碳都很高。为了得到低碳合金,就不能用碳作还原剂,而只能用低碳硅质合金作还原剂。因此低碳铁合金不能用电热法,而只能用电硅热法。

(3)、电硅热法 此法是在电炉内用硅(如硅铁或中间产品硅锰或硅铬合金)还原矿石、氧化物或炉渣,并以石灰作熔剂生产铁合金。因此获得的产品含碳量较低。目前,用这种方法生产微碳铬铁、中低碳铬铁、中低碳锰铁、钒铁和稀土硅合金等。成品的含碳量主要取决于原料的含碳量。用电硅热法生产铁合金时,电极会使合金增碳,故生产含碳量极低或纯的金属,不能使用电炉。熔点很高而不能从炉内流出的铁合金也不能用电炉生产,而只能用炉外法(也称金属热法)。

(4)、金属热法 金属热法是用还原反应产生的化学热加热合金与炉渣,并使反应自动进行。这种方法又叫“炉外法”。此法常用的还原剂有铝、硅铁(75%Si)、铝镁合金等。得到的铁合金或纯金属含碳量极低 。目前用这种方法生产钛铁、钼铁、硼铁、铌铁、高钨铁、高钒铁与金属铬等。

(5)、转炉法 此法是将液态的高碳合金(如高碳铬铁)兑入转炉,吹氧脱碳,得到中低碳合金。 铁合金的种类虽多,但99%的铁合金是用上述五种方法生产的。