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鐵合金的生產方法及原料

鐵合金的生產方法很多,其中大部分鐵合金產品是採用火法冶金生產的。根據使用的冶煉設備、操作方法和熱量來源,主要分為以下幾種:

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按生產設備分類

根據生產設備可分為高爐法、電爐法、爐外法、轉爐法及真空電阻爐法。
(1)電爐法。電爐法是生產鐵合金的主要方法,其產量約占全部鐵合金產量的80%。
(2)高爐法。高爐法所使用的主體設備為高爐。高爐法是最早採用的鐵合金生產方法。高爐法生產鐵合金,具有勞動生產率高、成本低等優點。但鑒於高爐爐缸溫度的局限性,以及高爐冶煉條件下金屬被碳充分飽和,囙此高爐法一般只用於生產易還原元素鐵合金和低品位鐵合金。
(3)爐外法(金屬熱法)。爐外法是用矽、鋁或鋁鎂合金作還原劑,依靠還原反應產生的化學熱進行冶煉,所使用的主體設備為筒式熔爐。使用的原料有精礦、還原劑、熔劑、發熱劑以及鋼屑、鐵礦石等。
(4)氧氣轉爐法。氧氣轉爐法使用的主體設備為轉爐,按其供氧管道,有頂、底、側吹和頂底複合吹煉法。使用的原料是液態高碳鐵合金、純氧、冷卻劑及造渣資料等,將液態高碳鐵合金兌入轉爐,高壓氧氣經氧槍通入爐內吹煉,依靠氧化反應放出的熱量脫碳,生產間歇進行。
(5)真空電阻爐法。生產含碳量極低的微碳鉻鐵、氮化鉻鐵、氮化錳鐵等產品時採用真空電阻爐法,其主體設備為真空電阻爐。
按熱量來源分類
根據熱量來源的不同分為碳熱法、電熱法、電矽熱法、金屬熱法。
(1)碳熱法。碳熱法的冶煉過程的熱源主要是焦炭的燃燒熱,使用焦炭作還原劑,還原礦石中的氧化物,採用此方法的生產是在高爐中連續進行的。
(2)電熱法。電熱法的冶煉過程的熱源主要是電能,使用碳質還原劑還原礦石中的氧化物,採用連續式的操作工藝並在還原電爐中進行。
(3)電矽熱法。電矽熱法的冶煉過程的熱源主要是電能,其餘為矽氧化時放出的熱量,使用矽(矽鐵、中間產品錳矽合金及矽鉻合金)作為還原劑還原礦石中的氧化物。生產是在精煉電爐中進行間歇式工作。
(4)金屬熱法。金屬熱法的冶煉過程的熱源主要是由矽、鋁等金屬還原劑還原精礦中的氧化物時放出的熱量,生產採用間歇式在筒式熔煉爐中進行。
按操作方法和工藝分類
根據生產操作工藝特點不同分為熔劑法、無溶劑法,無渣法、有渣法和連續式、間歇式等冶煉方法。
(1)熔劑法。熔劑法冶煉鐵合金是採用碳質資料、矽或其他金屬作還原劑,生產時要加造渣資料調節爐渣成分和性質。如採用鹼性渣操作,生產高碳錳鐵。
(2)無熔劑法。無熔劑法生產鐵合金一般多用碳質資料作還原劑,生產時不用加造渣資料調節爐渣成分和性質。如使用優質錳礦,採用酸性渣操作,生產高碳錳鐵,同時獲得低磷富錳渣。
(3)無渣法。無渣法冶煉鐵合金是採用碳質還原劑、矽石或再制合金為原料,在還原電爐中連續冶煉的,產品有矽鐵、工業矽、矽鉻合金等。
(4)有渣法。有渣法冶煉鐵合金是在還原電爐或精煉電爐中,選用合理的渣型制度和鹼度生產鐵合金,其渣鐵比受不同品種和相應的原料條件等因素影響。產品有高碳錳鐵、錳矽合金、高碳鉻鐵等。
(5)連續式冶煉法。連續式冶煉法,是根據爐口料面的下降情况,不間斷地向爐內加料,而爐內熔池積聚的合金和熔渣定期排出。採用埋弧還原冶煉,操作功率幾乎是均衡穩定的。

(6)間歇式冶煉法。間歇式冶煉法是將爐料集中或分批加入爐內的冶煉過程。一般分為熔化和精煉兩個時期,在熔化期電極埋入爐料。

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