第七章 其他铁合金的生产.ppt

第八章 其它铁合金的生产 金属热还原原理 钼铁合金的生产 钒铁合金的生产 钛铁合金的生产 金属热还原原理 常压下采用铝、硅等还原剂，金属热还原法生产 Cr-Fe, V-Fe, Ti-Fe, Nb-Fe, Mo-Fe等特种铁合金 在确定新冶炼工艺之前首先要进行热平衡计算。太小需要外界补充热量，太大反应剧烈引起爆炸。 计算炉料反应的理论发热量可用盖斯定律： 金属热还原原理 计算和经验指出：Q=2300~2700kJ·kg-1 反应点火后可自动进行。 金属热还原原理 以锰氧化物的铝热还原为例：Mn有不同价态的氧化物。 该反应（2）适宜于锰的铝热还原，而（1）（3）均需采 取相应措施，以便正常生产，实际生产中常有其它添加物，从 而有副反应。因此，计算单位炉料发热时，应加予考虑副反应 热。 钒铁合金的生产 钒铁的牌号及其用途 重要的含钒矿物 钒铁的冶炼工艺 钒铁的牌号及其用途 钒的物理化学性质 钒氧化物的稳定性问题 钒铁牌号及化学成分 制造钒铁和金属钒的某些冶金反应原理 电硅热法冶炼钒铁 铝热法冶炼钒铁 上述反应的单位炉料发热值为：Q=4316.39kJ·kg-1，发热量太高，若不采取措施，容易发生生产事故。 实际生产中需配入氧化钙、钢屑等冶金辅料，以便渣金分离，生产合格的钒铁产品。若氧化钙配入量与生成的三氧化二铝等量的话，经计算，实际单位炉料的发热量约为3200kJ·kg-1，该值接近2700kJ·kg-1。 钛的物理化学性质 钛铁的牌号和化学成分 钛精矿的成分 铝热法、硅热法生产钛铁的冶金反应原理 铝热法生产钛铁 多层炉焙烧钼精矿 12层赫雷晓夫焙烧炉中的各层温度、物料路径和气体路径 八层焙烧炉 1-外壳；2-主轴（旋转竖轴）；3-传动机构；4-耙臂；5-耙齿 辉钼精矿多层炉焙烧工艺流程示意图 辉钼精矿沸腾炉焙烧工艺流程示意图 钼铁的冶炼工艺 钼铁冶炼原理 电炉中碳热法生产钼铁（积块法） 炉外金属热法生产钼铁 等离子炉冶炼钼铁（试炼阶段） 钼铁冶炼原理 冶炼钼铁一般采用焦炭、铝粒、含铝合金、硅铁粉等作为还原剂。由于商品钼铁含钼在58%以上，其只有在1800℃以上才能熔化，因此通常采用积块法来冶炼钼铁。冶炼钼铁时，某些反应的自由能与温度的关系如图所示（其中用碳还原氧化钼为吸热反应，用硅和铝还原氧化钼为放热反应）： 2/3MoO3+Si=2/3Mo+SiO2 2/3MoO3+2C=2/3Mo+2CO 2/3MoO3+7/3C=1/3Mo2C+2CO 2/3MoO3+4/3Al=2/3Mo+2/3Al2O3 电炉中碳热法生产钼铁 积块法冶炼钼铁用单相电炉的全貌 熟钼矿(氧化钼)、碳质还原剂、 石灰等造渣料 或先将熟钼矿与碳质还原剂制团 配加一定量的含铁材料，如铁磷或铁屑调节合金含钼在60%左右 500~1500kV·A的单相或三相电炉，炉膛功率550~600kW/m2 含碳量较高的钼铁 炉外金属热法生产钼铁 金属热法生产钼铁所用熔炼炉示意图 聚料斗 炉壳 粘土砖衬 渣口 砂基 用新砂子座的砂窝 6 容纳金属的 （1）熟钼矿：Mo 48%~52%，S≤0.065%，P ≤0.023%，Cu ≤0.30%， SiO2 8%~14%，PbO 0.2%~0.5%，粒度不大于20mm，10~20mm粒度 不得大于总量的20%； （2）硅铁粉：使用前必须有准确的硅、铝含量分析，Si 75%~77%， 1.0~1.8mm粒度不超过总量的1%，0.5~1.0mm粒度不超过总量的 10%，其余为0.5mm以下，粒度过大会造成钼铁硅含量升高，使用含 硅量高的硅铁粉效果比含硅量低的好； （3）铝粒：要有准确的含铝量作为配料计算的依据，粒度要求在3mm以 下，粒度过小，生产中不安全，粒度过大，则对冶炼反应不利； （4）铁磷：轧钢、锻造时的氧化铁皮，是冶炼中的氧化剂及溶剂，成分 要求，Fe≥68%，S≤0.05%，P ≤0.035%，C ≤0.30%，Cu ≤0.1%， 使用前必须加热干燥去掉水分及油分； （5）钢屑：钼合金中铁的主要来源，要求含铁量大于98%，一般用碳素钢 钢屑； （6）萤石：粒度应在20mm一下，使用前要加热干燥，CaF2≥90%， S ≤0.05%，P ≤0.05%。 （7）硝石：即硝酸钠，当使用含钼低的熟钼矿时，常由于氧量不足，还 原剂不能多加，而造成炉料发热量偏低，此时可用硝石作