鐵合金

1.什么是鐵合金？分類，用途？答：鐵合金是一種或者兩種以上的金屬元素或者非金屬元素融合在一起的合金。它不是可以直接使用的金屬材料，而是主要作為鋼鐵生產(chǎn)的脫氧劑和合金劑的中間原料。鐵合金分類：單一鐵合金，復合鐵合金，氮化制品，氧化物團塊。用途：脫氧劑、合金劑、改善鑄造工藝和鑄件性能、還原劑、其他方面用途2鐵合金的生產(chǎn)過程？生產(chǎn)方法？基本設(shè)備？基本原理?答：鐵合金生產(chǎn)過程就是爐料、還原劑、渣料、成分調(diào)節(jié)劑在高溫下經(jīng)過物理化學變化生成合金爐渣、爐氣的過程。生產(chǎn)方法：按設(shè)備分：高爐法，礦熱爐法，電弧爐法，爐外法，真空電阻爐法，氧氣轉(zhuǎn)爐法。按工藝特點分：無溶劑法和溶劑法。按熱量來源分：碳熱法、電熱法、電硅熱法、金屬熱法 ?；驹O(shè)備：礦熱爐的機械設(shè)備是較復雜的，除爐體外注意包括電極把持器系統(tǒng)、電極壓放裝置、點擊升降系統(tǒng)、加料系統(tǒng)、出鐵設(shè)備、防護設(shè)備、電極水冷系統(tǒng)、供電設(shè)備?；驹? (1)還原劑還原法制取鐵合金。是根據(jù)還原劑對氧的親和力大于被還原的金屬對氧的親和力，從而將金屬置換出來。(2)氧化法生產(chǎn)鐵合金。其過程是選擇性氧化的過程，合金中氧化物穩(wěn)定性差的在選擇性氧化中必然后被氧化，而氧化物穩(wěn)定性好的必然優(yōu)先被大量氧化。3坩堝：電極周圍、爐心三角形地區(qū)和兩個電極之間稍向爐心凹入部分的高溫區(qū)稱為“坩堝”。4、影響反應(yīng)區(qū)體積大小的因素？答：1電爐輸入的功率2電極直徑3電極插入深度4冶煉品種5極心圓直徑：在三相圓形礦熱爐中按正三角形配置的三根電極的圓心縮形成圓的直徑稱為極心圓直徑。Dg=ad,a 心圓倍數(shù)。6.爐膛尺寸設(shè)計爐膛內(nèi)徑和深度過大過小影響 ？答：A在選擇爐膛內(nèi)徑時，要保證電流經(jīng)過電極-爐料-爐壁時所受的阻力大于經(jīng)過電極-爐料-鄰近電極或爐底時所受的阻力。爐膛內(nèi)徑過大，爐子表面散熱面積大，還原劑燒損嚴重，出鐵口溫度低，出鐵困難，爐況惡化；爐膛內(nèi)徑過小，不僅爐壁燒損加快，而且因電極-爐料-爐壁回路上通過的電流增加，反應(yīng)區(qū)偏向爐墻，將使爐內(nèi)熱量分散，爐心溫度低，爐況惡。B在選擇爐膛深度時，要保證電極端部與爐底之間有一定的距離，爐內(nèi)爐料層有一定的厚度。合適的爐膛深度能減少元素的揮發(fā)損失，充分利用爐氣的熱能使上層爐料得到良好的預熱，爐膛過深時，電極工作端部與爐底之間距離增加，爐底溫度低，因而會造成爐底升高，電極插入深度減少，高溫區(qū)上移，爐況惡化，爐膛過深爐料過厚還會影響爐料的透氣性；爐膛過淺時，料層薄，爐口溫度高，爐氣熱量不能充分利用，熱損失大，嚴重時會出現(xiàn)露弧操作使熱量損失和元素揮發(fā)損失劇增，并難以維持正常操作。7.爐襯分類 ？ 答：粘土磚、碳磚、高鋁磚、鎂磚和鎂砂8生產(chǎn)時為什么進行烘爐，其目的是什么？答：電爐爐體砌成后，在正式投產(chǎn)之前需進行烘爐。所謂烘爐，就是采用加熱的方法，使爐襯和電極逐步適應(yīng)加料熔煉的一種操作。烘爐的目的是烘干爐襯和焙燒電極。烘爐質(zhì)量不僅會影響爐襯的使用壽命，而且會影響電極是否順利進行投產(chǎn)。烘爐時間的長短，主要取決于爐子的大小，爐襯的種類、所煉鐵合金的品種及烘爐的方法。整個過程分為兩個階段：第一階段是柴烘、油烘或者焦烘，其目的是焙燒電極，使電極具有一定的承受電流的能力。第二階段是電烘，其目的是進一步焙燒電極、烘干爐襯，并使爐襯達到一定溫度以適應(yīng)加料熔煉。9.電極的分類答：電極按照制作工藝的不同分為三種：炭素電極、石墨電極和自焙電極。炭素電極是以低灰份的無煙煤、冶金焦、瀝青焦和石油焦為原料，按照一定的比例和粒度混合后加入粘結(jié)劑瀝青和焦油，在適當?shù)臏囟认聰嚢杈鶆蚝髩褐瞥尚?，最后在焙燒爐中緩慢焙燒而制的。石墨電極主要是以石油焦和瀝青焦為原料，制成炭素電極后，再放到溫度為2000-2500隔絕空氣的石墨化電阻爐中，經(jīng)石墨化而制得的。自焙電極是用無煙煤、焦炭瀝青和焦油為原料，在一定溫度下制成電極糊，然后把電極糊投入到已裝接在電極爐上的、用鋼板做成的電機殼中，經(jīng)燒結(jié)焦化而成。10.自焙電極構(gòu)成？ 答：電極殼和電極糊。電極殼是由薄鋼板制成的圓筒，其作用有：作電極糊燒結(jié)的模子并提高電極的強度；當電極未燒好時能承受大部分的電流11.冶煉高碳錳鐵方法P134答：高碳錳鐵的生產(chǎn)方法有高爐法和電爐法。高爐法，將錳礦、焦炭和石灰分別加入高爐內(nèi)進行冶煉得到含錳52%76%，含磷0.4%0.6%的高爐錳鐵。電爐法冶煉高碳錳鐵有無溶劑法，溶劑法，少溶劑法三種方法。無溶劑法：對于含氧化錳較高的富錳礦可以使用無溶劑法，冶煉時爐料中不配加石灰，設(shè)備和操作類似于硅鐵，并且是在還原劑不足的條件下采用酸性渣操作，爐膛溫度較溶劑法低約13201400；溶劑法：溶劑法是冶煉高碳錳鐵普遍采用的方法，爐料組成中除錳礦、焦炭外還有石灰，冶煉時采用高堿度渣操作B=1.31.4，用足夠的還原劑以盡量降低廢渣中的含錳量，提高錳的回收率。少溶劑法：采用弱堿性渣法操作配加適量的石灰和白云石把爐渣堿度控制在0.60.8之間。12、冶煉中低碳錳鐵的方法 P154答：冶煉中低碳錳鐵有電硅熱法、搖包法和吹氧法三種。電硅熱法：把錳礦、錳硅合金、石灰加入電爐中依靠電熱使爐料熔化，并對錳硅合金進行精煉脫硅得到中低碳錳鐵搖包法：把預熱過的錳礦、石灰和液態(tài)硅錳合金加入搖包中，然后進行搖動，借爐料的顯熱和反應(yīng)熱使爐料融化并進行精煉脫硅得到中低碳錳鐵的方法。吹氧法：把液態(tài)高碳錳合金倒入吹氧轉(zhuǎn)爐中進行吹氧，以除去其中的碳和硅得到中低碳錳鐵的方法。13、轉(zhuǎn)爐冶煉中低碳錳鐵時加石灰的方法和為什么P156 5,7.4三段答：石灰加入方法：液態(tài)錳硅倒入轉(zhuǎn)爐后，在吹煉過程中連續(xù)加入錳礦和石灰，也有在吹煉過程中倒出部分爐渣再補加錳礦和石灰，吹至合金含硅合格為止。原因：往爐料中加入石灰，可置換出硅酸錳中的氧化錳，使其呈自由狀態(tài)，以便于錳還原反應(yīng)的完全進行，減少錳的入渣損失，提高錳的回收率。MnO.SiO2+CaO=CaO SiO2=MnO14冶煉錳鐵堿度控制，如何控制，P149-150答：為使二氧化硅充分還原，從爐渣監(jiān)督考慮，應(yīng)該越低越好，但堿度小于0.5的爐渣黏度大，很難從爐內(nèi)排出；同時低堿度爐渣的導電性差，影響電功率在爐膛載體內(nèi)較大范圍內(nèi)定的均勻分布，從而很難得到較廣闊的高溫反應(yīng)區(qū)。結(jié)果，不但不能使二氧化硅充分還原且會導致爐況惡化。生產(chǎn)實踐證明，將爐渣堿度控制在0.60.8之間時合適的。15、中低碳鉻鐵最主要的方法（脫碳和脫硅）P189答：有電硅熱法和吹氧法。電硅熱法是在三相電弧爐內(nèi)造堿性爐渣的條件下，用硅鉻合金作還原劑還原鉻礦中的三氧化二鉻和鐵的氧化物。 吹氧法時將氧氣首先直接吹入液態(tài)高碳鉻鐵中使其脫碳制得中低碳鉻鐵，使用的設(shè)備是轉(zhuǎn)爐，又叫轉(zhuǎn)爐法16、硅質(zhì)合金還原劑選擇 答 ：固定碳要高，電阻率要高，反應(yīng)能力要強，氣孔率大、碳化程度低，高溫下不易石墨化的碳質(zhì)還原劑，具有較強的反應(yīng)能力；粒度組成要合適；有一定的機械強度17、硅鐵粉化原因，消除和避免 原因：環(huán)境中有水是造成粉化的外在原因；硅鐵中含有雜質(zhì)；P、Al、Ca、As的存在是造成粉化的內(nèi)在原因，尤其是P、Al 影響最大；硅鐵錠的冷卻速度是影響粉化的重要因素 措施：減少鐵錠厚度、減少硅鐵中得雜質(zhì)含量，特別是鋁、P 、鈣的含量、硅鐵與水和水蒸汽隔絕防止水琳、加快鐵定的冷卻速度，阻止各相變化P83 18、搗爐和扎眼 搗爐和扎眼是硅鐵生產(chǎn)中一個十分繁重的操作環(huán)節(jié)，在爐內(nèi)透氣性較差的地區(qū)以及“刺頭”嚴重的地區(qū)要進行扎眼。并根據(jù)爐況在大料面和椎體下不發(fā)黑地區(qū)或“刺頭”地區(qū)進行搗爐。扎眼要勤，搗爐要快，要透，要有一定的深度。19、冶煉錳鐵合金對礦石要求 A化學成分：錳含量要高；P、 Fe含量要低；CaO和MgO不予限制；二氧化硅要低；氧化鋁要低；硫不予限制；鉛鋅要低 B物理性能：要求錳礦呈塊狀，要有足夠的抗壓強度，入爐水分要小于8%20、.二次電壓過高過低的影響？答：礦熱爐的電氣工作參數(shù)主要是二次電壓，在其他條件不變的情況下提高二次電壓能增加弧光功率。但是二次電壓過高，弧光拉成，電極上抬，使高溫區(qū)上移，因此熱損失加劇，爐底溫度降低，爐內(nèi)溫度梯度增加，坩堝區(qū)縮小，爐況變壞；相反，二次電壓過低，除電效率和輸入功率降低以外，還因電極下插過深，爐料層電阻減少，從而增加通過料層的電流，減少通過弧光的電流，使爐料軟化和還原速度減慢，電爐出現(xiàn)“悶死”現(xiàn)象，爐內(nèi)坩堝急劇減小?？梢姸坞妷旱倪x擇過高和過低都是不可取得，在選擇時必須保證電爐的電效率和熱效率有良好的匹配，以取得最低的單位電耗和最高的總效率。選擇二次電壓時綜合考慮的因素：1爐子功率越大，選擇的二次電壓也就越高2反應(yīng)區(qū)溫度高或合金熔點高的品種，使用的電壓也應(yīng)該高一些3爐料電阻較小時，電壓應(yīng)該選擇低一些4電極極心圓直徑較小時，二次電壓也應(yīng)該選擇低一些5考慮到品種改煉和烘開爐等特殊要求，必須備有一系列可以供選擇的電壓極21、礦熱爐的容量、類型和結(jié)構(gòu)？答：按照容量大小分1小型爐2中型爐3大型爐 類型：按照電流的相數(shù)1單相爐2三相爐 按照電極在爐內(nèi)爐型分1圓形爐2巨形爐3橢圓形爐 按冶煉品種：1硅鐵爐2錳鐵爐3鉻鐵爐4硅鈣合金爐 結(jié)構(gòu)：1開口爐2封閉爐3固定爐4傾動爐5旋轉(zhuǎn)爐1. 礦熱爐主要機械設(shè)備答：(1)電極把持器系統(tǒng)(2)電極壓放裝置(3)電極升降系統(tǒng)(4)加料系統(tǒng)(5)出鐵設(shè)備(6)防護設(shè)施(7)電極水冷系統(tǒng)。2. 坩堝：習慣上我們把電極周圍、爐心三角形地區(qū)和兩個電極之間稍向爐心凹入部分的高溫區(qū)稱為坩堝。3. 二次電壓選擇時要綜合考慮的因素答：(1)爐子功率越大，選擇的二次電壓也越大(2)反應(yīng)溫度高或合金熔點高的品種，使用的電壓也應(yīng)高些(3)爐料電阻較小時，電壓應(yīng)該選得低些(4)電極極心圓直徑較小時，二次電壓也因該選得低些(5)考慮到品種改煉和烘開爐等特殊要求，必須具備一系列可供選擇的電壓級。8二次電壓過高、過低的影響答：二次電要過高，弧光拉長，電極上抬，使高溫區(qū)上移，因此熱損失劇增，爐底溫度降低，爐內(nèi)溫度梯度增大，坩堝區(qū)縮小，爐況變壞；二次電壓過低，除電效率和輸入功率降低外，還因電極下插過深，爐料層電阻減少，從而將增加通過料層的電流，減少通過弧光的電流，使爐料熔化和還原速度減慢，電爐出現(xiàn)悶死現(xiàn)象，爐內(nèi)坩堝急劇減少。所以在選擇時必須保證電爐的電效率和熱效率有良好的匹配。對于一定功率的礦熱爐來說，在保證爐況良好和輸入功率較高的前提下，以采用低電壓大電流供電為好。9.電極極心圓直徑等于反應(yīng)區(qū)（坩堝）直徑。選定的電極極心圓直徑，應(yīng)使整個料面，其中包括三個電極的中間部分都是活性區(qū)。10.常用爐襯耐火材料答：(1)粘土磚(2)碳磚(3)高鋁磚(4)鎂磚和鎂砂。11.烘爐：就是采用加熱的方法，使爐襯和電極逐步適應(yīng)加料熔煉的一種操作。目的：烘干爐襯焙燒電極。烘爐質(zhì)量不僅會影響爐襯的使用壽命，而且還會影響電爐是否能順利投產(chǎn)。12.電極的分類：碳素電極、石墨電極和自焙電極。13.自焙電極是由電極殼和電極糊構(gòu)成的。14.對碳質(zhì)還原劑的要求答：(1)化學成分：固定碳要高，灰分要低，揮發(fā)分不予限制。(2)電阻率要高和反應(yīng)能力要強。(3)粒度組成合適。(4)有一定的機械強度。15.硅鐵冶煉方程式：SiO2+2C=Si+2COFe+Si=FeSi75%硅鐵時方程式：6SiO2+12C+ Fe= FeSi+5Si+12CO16.硅鐵冶煉操作過程主要是在電極附近的“坩堝”中進行的。17.冶煉錳合金對錳礦的要求答：1)化學成分：(1)錳含量要高(2)P、Fe含量要低(3)CaO和MgO不予限制(4)SiO2要低(5)S不予限制(6)Al2O3要低(7)Pb、Zn要低。2)物理性能：要求錳礦呈塊狀，有足夠的強度，入爐水分含量小于8%。18.高碳錳鐵的生產(chǎn)方法有高爐法和電爐法兩種。19.冶煉錳硅合金時，將爐渣堿度控制在0.6-0.8之間是最合適的。20.制取中低碳錳鐵有三種方法：電硅熱法、搖包法和吹氧法。21.從化學親和力來看，SiO2對CaO的親和力大于對MnO的親和力，因而硅酸鈣更穩(wěn)定。因此，往爐料中加入熔劑石灰以置換出硅酸錳中的MnO，使其呈自由狀態(tài)，從而便于錳的還原反應(yīng)的進行，可以減少錳的如渣損失，提高錳的回收率。