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高碳鉻鐵

時間:2018-01-30 瀏覽:2213次
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高碳鉻鐵
簡介: 定義編輯以鉻和鐵為主要成分的鐵合金。是鋼鐵工業用的主要合金劑之一,除了主成分鉻與鐵外還含有碳、硅、硫、磷等雜質。鉻鐵含鉻55%~75%,按含

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高碳鉻鐵
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  • 定義

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    以鉻和鐵為主要成分的鐵合金。是鋼鐵工業用的主要合金劑之一,除了主成分鉻與鐵外還含有碳、硅、硫、磷等雜質。鉻鐵含鉻55%~75%,按含碳量分為高碳(4%~10%C)、中碳(0.5%~4%C)、低碳(>0.15%~0.5%C)和微碳(≤0.15%C)鉻鐵。高碳鉻鐵又稱碳素鉻鐵,中、低、微碳鉻鐵又稱精煉鉻鐵。一種用低鉻鐵比的鉻礦生產的高碳鉻鐵,含Cr 50%~55%稱為爐料級鉻鐵,還有含N2%~10%的含氮鉻鐵作為氮合金劑使用,又稱氮化鉻鐵。 [1] 

    分類

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    鉻鐵按不同含碳量分為高碳鉻鐵包括裝料級鉻鐵(C≦10%)、中碳鉻鐵(C≦4.0%)、低碳鉻鐵(C≦0.5%)、微碳鉻鐵(C≦0.15%)等。常用的還有硅鉻合金、氮化鉻鐵等。鉻鐵主要用作煉鋼的合金添加劑,過去都在煉鋼的精煉后期加入。冶煉不銹鋼等低碳鋼種,必須使用低、微碳鉻鐵,因而精煉鉻鐵生產一度得到較大規模的發展。由于煉鋼工藝的改進,現在用AOD法(見爐外精煉)等生產不銹鋼等鋼種時,用碳素鉻鐵(主要是裝料級鉻鐵)裝爐,因而只需在后期加低、微碳鉻鐵調整成分,所以現在鉻鐵生產重點是煉制碳素鉻鐵。

    簡史

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    1821年貝爾蒂爾(P.Berthier)在坩堝內加熱木炭、氧化鉻與氧化鐵的混合物生產鉻鐵。這種方法一直使用到1857年弗雷邁(E.C.Fremy)用塔斯馬尼亞(Tasmania)鐵鉻礦,在高爐內冶煉,得到含7%~8% Cr的塔斯馬尼亞生鐵。1870~1880年間,高爐生產的鉻鐵含30%~40%Cr,10%~20%C。穆瓦桑(H.Moissan)對電爐冶煉鐵合金做了許多工作,并于1893年發表了在電爐內還原鉻礦生產含67%~71%Cr,4%~6%C高碳鉻鐵的報道。用電爐取代高爐冶煉高碳鉻鐵是一個重大進步。1886年奧德斯杰納(E.G.Odelstjerna)描述了瑞典用電爐生產含70%Cr高碳鉻鐵的情況。

    貝克特(F.M.Becket)及其合作者從1906年至1940年間,開展硅還原鉻礦生產低碳鉻鐵的工藝。在500kW單相雙電極電爐(爐產量400kg)至12000kW三相電爐(爐產量10t)內試驗和生產,以滿足生產不銹鋼的需要。1920年左右瑞典特樂爾赫坦鐵合金廠制訂了三步法生產低碳鉻鐵工藝。即電硅熱法,亦稱瑞典法。1939年波倫(R.Perrin)獲得了用液態硅鉻鐵合金與鉻礦—石灰熔體反應,生產低碳鉻鐵專利。通稱波倫法,也稱熱兌法。這一方法經過不斷改進,已成為生產低碳鉻鐵的主要方法。1949年埃拉斯姆斯(H.Erasmus)取得了真空固態脫碳法生產C 0.01%的低碳鉻鐵的專利。在美國聯合碳化物公司馬里塔(Ma-rietta)廠生產名為辛普雷克斯低碳(低硫)鉻鐵(Sim-plex Ferrochrome)。 [2] 

    碳素鉻鐵

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    用還原電爐冶煉,采用焦炭作還原劑,硅石鋁土礦熔劑。爐渣成分一般為SiO227~33%,MgO30~34%, Al2O326~30%,Cr2O3<9.0%。由于形成碳化鉻,產品含碳4~9%。現代冶煉鉻鐵的還原電爐容量為10000~48000千伏安,一般采用封閉固定式,冶煉電耗3000~4000千瓦·時/噸。冶煉硅鉻合金的電爐與鉻鐵還原電爐相似,冶煉方法有一步法和二步法兩種。一步法用鉻鐵礦、硅石、焦炭配加熔劑冶煉。二步法采用碳素鉻鐵、硅石、焦炭作原料進行無渣法冶煉,冶煉過程大體與硅鐵生產相仿。冶煉電耗每噸3000~4000千瓦·時左右。

    用途

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    鉻加入鋼中能顯著改善鋼的抗氧化性,增加鋼的抗腐蝕能力。在許多具有特殊物理化學性能的鋼中都含有鉻。鋼中的鉻是用鉻鐵添加的。高碳鉻鐵用作滾珠鋼(0.5%~1.45%Cr)、工具鋼、模具鋼(5%~12%Cr)和高速鋼(3.8%~4.4%Cr)的合金劑,可提高鋼的淬透性,增加鋼的耐磨性和硬度。鑄鐵中加入鉻可提高硬度,改善耐磨性,含鉻0.5%~1.0%便可改善其機械性能。高碳鉻鐵和爐料級鉻鐵大量用作冶煉不銹鋼(AOD或VOD法)的爐料,降低生產成本。中、低碳鉻鐵用于生產中、低碳結構鋼、滲碳鋼,制造齒輪、高壓鼓風機葉片、閥板等。微碳鉻鐵用于生產不銹鋼、耐酸鋼、耐熱鋼和電熱合金等。

    鉻資源

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    鉻在地殼中的豐度為0.035%,但生成的鉻礦石含鉻高。地球上近南北向褶皺帶中的鉻鐵礦資源量,占世界總量的95%以上,其中縱貫非洲東部的前寒武紀褶皺帶的鉻資源量,占世界總量的94%。烏拉爾華力西褶皺帶占2%左右,阿爾卑斯褶皺帶約占世界總量的2%。中國鉻礦成礦地質條件不理想,尚未在寒武紀地質區中發現南北向鉻鐵礦帶。西藏—云南的鉻鐵礦床屬阿爾卑斯期褶皺帶;新疆—甘肅、青?!諉曬諾母跆蟠蒼諍N髕誚饗虻鳥拗宕?它們都不具備生成特大礦床的條件。具有工業價值的主要含鉻礦物是鉻尖晶石,常被誤稱為鉻鐵礦。最有用的鉻尖晶石礦物有3種:鎂鉻鐵礦(Mg,Fe)Cr2O4、硬鉻尖晶石(Mg,Fe)(Cr,Al)2O4和鋁鉻鐵礦Fe(Cr,Al)2O4。

    鉻礦最大的使用者為鐵合金工業,約占鉻礦石總產量的80%左右。在鉻礦市場上稱冶金級鉻礦。優質冶金級鉻礦要求Cr2O3>48%,S<0.1%,P<0.1%,Cr2O3:FeO>3,用以生產含Cr>70%的鉻鐵。由于富鉻礦日益減少,鉻鐵比低的礦石相對增多。它們只能用來冶煉爐料級鉻鐵。


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