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材料学院教案用纸
课程章节名称 项目八 铁合金生产认知
教学目的、要求 ●了解铁合金的用途与分类，了解常用的铁合金的生产方法设备。熟悉常用铁合金的用途及主要生产方法。 ●了解硅铁的牌号，了解常用的生产设备及操作工艺。了解常用的生产设备及操作工艺。 ●了解锰铁生产所需原材料，了解常用的生产设备与生产工艺。了解掌握锰铁操作工艺过程。。
重点 难点 1. 在了解铁合金用途的基础上熟悉铁合金的分类，掌握常用的铁合金的生产方法设备。 2. 在了解硅铁种类和冶炼设备的基础上，理解掌握硅铁生产操作工艺。 3. 在了解锰铁种类和生产设备的基础上，了解掌握锰铁的操作工艺。。
教学环节时间分配 4课时
教学手段、教学方法和实施步骤 多媒体
授课内容: 铁合金基础知识认知 铁合金的主体元素一般熔点较高，或者它的氧化物难于还原，难于炼出纯金属，若与铁在一起则较易还原冶炼。在钢铁冶炼中使用铁合金，其中含铁非但无害，而因为易熔于钢水反较有利。因此，炼钢生产过程中的脱氧和添加合金，大多以铁合金的形式加入。铁合金一般很脆，不能作为金属材料使用。 铁合金的冶炼是1860年左右开始用坩埚进行的，后来发展了用高炉炼锰铁和含硅12%以下的硅铁。1890—1910年间在法国开始用电弧炉生产铁合金。1920年以后，为了满足优质钢和不锈钢发展的需要，开始生产低碳铁合金的新阶段，发展出用铝热法冶炼一些不含碳的铁合金和纯金属;另一方面研制出在电炉中氧化含硅合金的脱硅精炼法。由于铝热法生产费用太高，脱硅精炼法得到了较多的应用。直到如今中碳、低碳、微碳铬铁，中碳、低碳锰铁，金属锰大多仍用此法精炼。 铁合金的用途和分类 1.铁合金的用途 脱氧剂、合金剂、铸造工业、还原剂、其他工业。 2.铁合金的分类 铁合金的生产方法 铁合金生产过程就是将合金氧化物炉料、还原剂、渣料和成分调节剂在高温下经过物理化学变化生成铁合金、炉渣、炉气的过程。 1.按热量来源 碳热法、电热法、电硅热法、金属热法。 2.按操作方法和工艺分类 熔剂法、无熔剂法、连续式冶炼法、间歇式冶炼法、无渣法、有渣法。 3.按生产设备分 电炉法、高炉法、炉外法。 4.按生产设备分 上部点火法和下部点火法，真空碳还原法和氧气转炉法。 钛合金生产技术的发展趋势 （1）产品结构发生变化，品种面向多元化 合理利用资源、增加产品品种、充分利用合金元素、产品向复合或多元化方向发展是铁合金生产的发展趋势。 （2）采用精料技术 精料技术是铁合金生产增产降耗的重要环节。如采用优质组合的碳质还原剂，搭配气煤焦和烟煤，代替一部分冶金焦;采用烧结矿、球团矿、铁精矿球团、铁鳞球团等，改善入炉矿石的制备技术和入炉条件，从而提高生产效率。 （3）采用高效率的大型还原电炉，提高技术装备 包括还原电炉的大型化、连续作业; 根据冶炼品种，采用全封闭式电炉或敞口炉改造为全封闭式电炉、新建或改建半封闭式电炉;采用新型结构的电极把持器、车式加料拨料捣炉机、开堵铁口机等。 （4）采用先进的生产工艺 采用连续法冶炼硅钙合金、一步法冶炼硅铬合金、热兑法（波伦法）生产中低碳锰铁及微碳铬铁等生产工艺，缩短工艺流程，降低能耗，提高生产效率，进而降低生产消耗和成本。 （5）应用电子计算机控制电炉冶炼过程 用计算机控制电炉生产全过程，如配料、上料及加料、电极压放、电炉功率调节、冷却水及烟气净化系统的控制等，可提高电炉工作负荷和作业率，避免操作失误引起的炉况波动和设备事故。 （6）采用铁合金生产新技术 铁合金生产新技术包括铁合金直流还原电炉技术（含中空电极技术）、铁合金熔融还原技术、等离子炉冶炼新技术、采用顶底复合吹炼转炉冶炼中（低）碳铬铁及中碳锰铁技术、铁合金产品的深加工及芯线技术等。 硅铁的用途 硅铁的牌号 冶炼硅铁的原材料——硅石矿 碳还原二氧化硅热力学及反应机理 硅铁操作工艺 偏加料、加料根据、炉料的透气性、扎眼、捣炉。 炉况正常的操作，热停电。 合理的供电制度、出铁次数。 锰铁的分类 锰铁根据其含碳量不同分为三类: 微碳锰铁:碳0.05%～0.15%。低碳锰铁:碳0.2%～0.7%；中碳锰铁:碳0.7%～2.0%。高碳锰铁:碳2.0%～8.0%。 锰铁的主要作用 电炉高碳锰铁：主要用于炼钢作脱氧剂、脱硫剂及合金添加剂，另外随着中低碳锰铁生产工艺的进步，高碳锰铁还可应用于生产中低碳锰铁。由于锰与氧的亲合力很大，可生成氧化锰（MnO）等氧化物，因而在炼钢中用锰铁作脱氧剂。锰与硫可生成不溶与钢液的MnS，所以锰铁有可作为炼钢的脱硫剂，在炼制合金钢中锰铁是锰钢的合金加入剂。 高炉高碳锰铁:用于炼钢作脱氧剂或合金元素添加剂。 中低碳锰铁:中低碳锰铁广泛应用于特殊钢生产，是炼钢的重要原料之一，同时也应用于电焊条的生产。世界各国每生产一吨钢平均消耗中低碳锰铁0.7～1.0kg，约占铁合金总消耗量的5%。第一阶段燃烧强度小，可采用堆烧木材或煤气，利用点火棒点燃;第二阶段，待炉膛升到一定温度时即可直接用炉膛（燃烧室）的烧嘴（点燃重油或煤气）烘炉。 锰铁合金高炉生产法 主要原料、装料制度、送风制度、热制度、造渣制度。 电炉冶炼 1.熔剂法 原理与高炉冶炼相同，只是以电能代替加热用的焦炭。通过配加石灰形成高碱度炉渣（CaO/SiO2为1.3～1.6）以减少锰的损失。 2.无熔剂法 冶炼不加石灰，形成碱度较低（CaO/ SiO2小于1.0）、含锰较高的低铁低磷富锰渣。此法渣量少，可降低电耗，且因渣温较低可减轻锰的蒸发损失，同时副产品富锰渣（含锰25%～40%）可作冶炼锰硅合金的原料，取得较高的锰的综合回收率（90%以上）。现代工业生产大多采用无熔剂法冶炼碳素锰铁，并与锰硅合金和中、低碳锰铁的冶炼组成联合生产流程。
课堂讨论 矿热炉、电极、炉衬及各主要品种的生产工艺
课外思考、练 习及作业题 课后习题
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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