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铁合金概述与分析

发布时间:2022/10/22 22:10:27   
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一、品种概述

铁合金是由一种或者集中元素与铁元素形成的合金,按元素分类,主要分为硅系、锰系、铬系等系列;按含碳量分类,分为高碳、中碳、低碳、微碳、超微碳等;按生产方法分为高炉铁合金、电炉铁合金、炉外法(金属热法)铁合金、真空电阻炉法铁合金、氧气转炉法铁合金等。

二、铁合金用途

铁合金的用途主要是作为炼钢时的脱氧剂与合金剂,用以消除钢水中过量的氧及硫,改善钢的质量和性能。

1、是用作脱氧剂。炼钢时用吹氧等方法使铁水脱碳及去除磷、硫等有害杂质,这一过程会增加钢液中的氧含量,氧含量过高会降低钢材的力学性能。添加一些与氧结合力比铁更强,并且其氧化物易于从钢液中以炉渣形式排出的元素,把钢液中的氧去掉,这个过程叫脱氧。硅、锰、铬系合金均有此用途。

2、是用作合金剂。不同合金元素具有不同的特性和用途。

硅能够显著的提高钢的弹性和导磁性,因而在冶炼结构钢、工具钢、弹簧钢和变压器用硅钢时,都要使用硅系合金;一般钢中含硅0.15%-0.35%,结构钢中含硅0.40%-1.75%,工具钢中含硅0.30%-1.80%,弹簧钢中含硅0.40%-2.80%,不锈耐酸钢中含硅3.40%-4.00%,耐热钢中含硅1.00%-3.00%,硅钢中含硅2%-3%或更高。

锰能够降低钢的脆性,改善钢的热加工性能,提高钢的强度、硬度和抗磨损度。钢铁行业消耗的锰占其产量的比例超过90%。锰是生产优质钢铁不可缺少的功能性基础原材料,在炼钢过程中能够脱和氧等杂质,提高强度、硬度。

3、是用作铸造晶核孕育剂。改善铸铁和铸钢性能的措施之一是改变铸件的凝固条件。为了改变凝固条件,通常在浇注前加入某些铁合金作为晶核,形成晶粒中心,使形成的石墨变得细小分散,晶粒细化,从而提高铸件的性能。

4、是用作还原剂。硅合金分别用作生产钼铁、钒铁等其他铁合金时的还原剂;硅铬合金、锰硅合金分别用作中低碳锰铁生产的还原剂。

三、铁合金生产的主要方法

1、高炉法:主要用于生产易还原元素铁合金和低品位铁合金。目前主要用于生产Fe-Mn,生产过程与高炉法生铁冶炼基本相同。优点:连续式生产、生产效率高、成本低;缺点:炉内温度低、难还原元素不能被还原、生产品种有限。

2、电炉法:生产铁合金的主要方法,产量占全部铁合金产量的80%,主体设备为电炉,分为还原电炉(矿热炉)和电弧炉(精炼炉)两种,产品包含硅铁、工业硅、高碳锰铁、硅钙合金、高碳铬铁等。

还原电炉:其生产特点是电极插入炉料,实行埋弧操作,并利用电阻、电弧加热矿石使之还原,故又称矿热炉。

电弧炉:利用电极电弧产生的高温熔炼矿石和金属的电炉,工艺灵活性大,能有效地除去硫、磷等杂质,炉温容易控制,设备占地面积小,适于优质合金钢的熔炼。

3、炉外法:利用硅、铝或铝镁合金用作还原剂,依靠还原反应产生的化学热能进行冶炼,主体设备为筒式熔炉,使用的原料有精矿、还原剂、熔剂、发热剂以及钢屑、铁矿石等。

4、氧气转炉法。氧气转炉法使用的主体设备为转炉,按其供氧方式,有顶、底、侧吹和顶底复合吹炼法。使用的原料是液态高碳铁合金、纯氧、冷却剂及造渣材料等,将液态高碳铁合金兑入转炉,高压氧气经氧枪通入炉内吹炼,依靠氧化反应放出的热量脱碳,生产间歇进行。

5、真空电阻炉法。生产含碳量极低的微碳铬铁、氮化铬铁、氮化锰铁等产品时采用真空电阻炉法,其主体设备为真空电阻炉。

四、铁合金研究框架

1、铁合金产业链概述

铁合金简易流程

其中

生铁/吨=铁矿石*1.5+焦炭*0.5+其他

硅铁/吨=硅石*1.8+度+铁元素*0.32+兰炭*0.9~1.1+其他

锰铁=锰矿*1.5+度电+焦炭*0.5+其他

2、铁合金供需分析

(1)供给端:上游矿产资源供应

硅铁:硅石成本低廉,约占硅铁成本2%,对硅铁价格影响极小;

锰铁:锰矿约占锰硅成本的60%,对锰硅价格影响较大,三分之一锰矿依赖进口。

铬铁:几乎所有的铬都依赖进口。

锰铁

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