煉鋼金屬原料的種類及對鐵水、廢鋼、鐵合金的要求

點擊量:1450 發布時間:2017-02-08 作者:草莓视频ios(上海)增材製造技術有限公司
 原材料的質量(liàng)和供應條件直接影響煉鋼(gāng)的技術經濟指(zhǐ)標。保證原材料的質量,既指保證(zhèng)原材料化學成分和物理性質滿足技術要求,還指原(yuán)材料化學成分和物理性質保持穩定,這是達到優質、高產、低耗的前提條件。
煉鋼原材料可分(fèn)為金屬料和非金屬料兩大類。
 
第一(yī)節 金 屬 料
 
    煉鋼用的金屬(shǔ)料主要有鐵水、廢鋼、生鐵、原料純鐵、海綿鐵、中間合金材料(liào)和(hé)鐵合(hé)金。
    一、鐵水
    鐵水是轉爐煉鋼最主要的金屬料,一般(bān)占轉(zhuǎn)爐金屬(shǔ)料70%以(yǐ)上。鐵水的成分、溫度是否適當和穩定,對簡化、穩定轉爐(lú)操作,保(bǎo)證冶煉順行以及獲得良好的技術經濟(jì)指標都十分(fèn)重要(yào)。
    轉爐煉(liàn)鋼對鐵水有如下要求:
    1)溫度:溫度是鐵水帶入爐內物理熱多少(shǎo)的標誌,是轉爐煉鋼熱量的重要來源之一。鐵(tiě)水溫(wēn)度過低,將造成爐內熱量不足,影響熔池升溫和元素(sù)的氧化過程,不利於化渣和去除雜質,還(hái)容易導致噴濺。一般(bān)要求入爐鐵水溫度不低於l250℃,而且要穩定。
    2)矽:鐵水中矽的氧化能放出大量的熱量,生(shēng)成的Si02是渣中主要(yào)的酸性成分,是(shì)影響熔渣堿度和石灰消耗量的關(guān)鍵(jiàn)因素。鐵水含矽高,則轉爐可以多加廢鋼、礦石,提高鋼水收(shōu)得率,但鐵水含矽量過高(gāo),會(huì)因石灰消耗量的增大而使渣量過大,易產生噴濺並加劇對爐襯的(de)侵(qīn)蝕,影響石灰熔化,從而影響脫磷、脫硫。如果鐵水含矽量過低,則不易成渣,對脫磷、脫硫也不利。因此,要求鐵水(shuǐ)含矽質量分數在0.2%~0.6%。
    3)錳(měng):錳是鋼中有益元素,對化(huà)渣、脫硫以及提高爐齡(líng)都是有(yǒu)益的。但冶煉高錳生鐵將使高爐焦比升高,為了節約錳礦資源和降低煉鐵焦比,一般(bān)采用(yòng)低錳鐵水,錳質量分數(shù)為(wéi)0.2%~0.4%。
    4)磷(lín):磷是一(yī)個強發熱(rè)元素(sù)。一般講磷是有(yǒu)害元素,但高爐冶煉中無法去除磷。因此,隻能要求進(jìn)入轉爐的(de)鐵水含(hán)磷量盡量穩定,且鐵水(shuǐ)含磷越低越好。
    5)硫:硫也是有害(hài)元(yuán)素。煉鋼過程雖然可以去硫,但會降低爐子生產率,增加原(yuán)材料消耗。因此,希望鐵水含硫量越(yuè)低越好,一般要求鐵(tiě)水含硫質量分數(shù)小於0.04%。
    二、廢(fèi)鋼(gāng)
    廢鋼是電爐煉鋼最主要的金屬料(liào),其用量約占金屬(shǔ)料的70%~90%。氧氣轉爐煉鋼時,由於熱(rè)量富裕,可以加入多達30%的廢鋼,作為調整吹煉溫度(dù)的冷卻劑。采用廢鋼冷卻(què),可以降低鐵水(shuǐ)量、造渣材料(liào)和氧氣的消耗,而且比用鐵礦石冷卻的效果穩定,噴濺少。
    按來源,廢鋼分為返回(huí)廢鋼、拆舊廢(fèi)鋼、加工工業的邊角餘料及垃圾廢鋼等。返回廢鋼屬於優質爐料。它是(shì)在煉鋼、軋鋼與鍛壓或精整過程中產生的,如煉鋼車(chē)間的(de)短尺、廢錠(dìng)、湯道、注餘和軋鋼或鍛壓(yā)車間的切頭、切尾及其他形(xíng)式的廢品等。返回廢(fèi)鋼的加(jiā)工準備工作量小,並均按元素(sù)及其含量的多少分類(lèi)分組保管,因此可隨時隨地(dì)回爐使用。在電爐鋼生產上,使用返回廢鋼(gāng)具有很大(dà)的經(jīng)濟意義,這是因為利(lì)用返回(huí)廢鋼作為爐料,可采用不氧化(huà)法或返吹法進行冶煉(liàn),不僅能夠大量地回收貴重合金元(yuán)素,而且(qiě)也能降低成本、縮短(duǎn)冶煉時(shí)間,進而提(tí)高電爐的生(shēng)產率。返回廢鋼的種類繁多,各個廠家根據鋼種(zhǒng)、成分、用(yòng)途等均進行嚴格的分類分組。從合理使用(yòng)的角度出發,分得越細越好,這樣才能保證冶煉能夠順利的進行。拆除各種廢舊機器、汽車、輪船、報廢的鋼軌與建(jiàn)築物的構件、各種(zhǒng)廢舊武器及工具等所獲的廢鋼稱為拆(chāi)舊廢鋼。工業越高度發達的國家或地(dì)區,拆舊廢鋼占廢(fèi)鋼總量的比例越大,然而它的返回(huí)周期較長,往往需要幾年,甚至(zhì)幾十年才(cái)能(néng)回爐使(shǐ)用。在鋼鐵製品的製(zhì)造過程(chéng)中,產生的各種邊(biān)角餘料、車屑及料頭等,也是廢鋼的主要(yào)來源之一。除車屑外,加工工業(yè)的廢鋼如果沒有(yǒu)混入其他雜質及有害元素,隻要經過簡單的打包、壓塊等處理,就可很快的回爐使用。垃圾(jī)廢鋼主要是從城市的垃圾中回收罐頭(tóu)筒輕薄料,它(tā)們之中含有較高(gāo)的Sn或Zn;在使用前須將其分離。
    廢(fèi)鋼按形狀(zhuàng)、尺寸和對它的(de)成分及密度(dù)的要求,可粗略地分為(wéi)重型廢鋼、中型廢鋼、小型(xíng)廢鋼、輕型廢鋼(gāng)、渣鋼和車屑等類(lèi)。
    不同性質的廢鋼應分類存(cún)放。為了(le)準(zhǔn)確掌(zhǎng)握外來廢鋼的化學成分。通常是采用多點(diǎn)取(qǔ)樣進行分析,並以分析的平均成分作為配料計算的依(yī)據。試樣的分析(xī)方法有火花鑒別和手(shǒu)提光譜儀及化(huà)學分析等多種。對於沒有經過挑選或化學成分不清的外來廢鋼,切忌直接卸在料槽或料筐中使(shǐ)用,防止在冶煉過程中出現意外的困難或事故、貴(guì)重元素損失(shī)和造成熔煉廢品。性質(zhì)相近(jìn)或成分相克與表麵相似(sì)或難以區別的廢鋼不能相鄰堆放(fàng)。如含鎳廢鋼(gāng)和含鎢廢鋼,因鎳和鎢這兩個元素在冶煉時不能(néng)或較難去除,而同時含有這兩個元素的鋼種又很少,所以含鎳和含鎢的廢鋼不(bú)能相鄰運輸(shū)與堆(duī)放(fàng),以免配(pèi)料或裝料時混淆而給冶煉帶來困難。又如lCrl8Ni9Ti鋼,在冶(yě)煉時需要嚴格(gé)控製(zhì)吸入的氮氣,以免生成(chéng)氮化(huà)鈦(TiN)夾雜,而鉻錳氮鋼中,氮是其中的合金元素,含(hán)量為0.20%~0.30%,如果混入,就(jiù)會給(gěi)JCrl8Ni9Ti帶來(lái)大量(liàng)的氮化鈦夾雜,且這兩種(zhǒng)鋼的外表頗為相似,都(dōu)不易生鏽和沒有磁性,因此(cǐ)極易混淆,所以不(bú)能相鄰堆放。還有(yǒu)高速鋼的切頭(tóu)與(yǔ)Crl2切頭,由於它們的鍛造性能都很差,切頭(tóu)呈開花形(xíng)狀,外表不易區別,為(wéi)了避免混淆,也不能相鄰堆放。
廢鋼入爐前應仔細檢查與挑選,嚴禁混(hún)入封閉器皿、爆炸物和毒(dú)品,各種廢舊武(wǔ)器及(jí)槍(qiāng)炮彈等必須拆除信管、導(dǎo)火(huǒ)索及未爆炸(zhà)的彈藥等,防止在熔化過程中發生爆炸。廢鋼中嚴防混(hún)入鋼種成(chéng)分限製的元素和Cu、Pb、Zn、Sn等有色金屬。Zn的熔(róng)點低,極易揮發(fā),氧(yǎng)化產物氧化鋅侵蝕爐蓋耐火材(cái)料(liào),尤(yóu)其是對(duì)矽磚爐蓋的危害更大;Pb的熔點(diǎn)更低,且密度大、易揮發,很難溶於鋼中,因此如果爐料混有Pb時,不僅能毒化汙染空氣,也極易毀壞(huài)爐底;Cu和Sn使(shǐ)鋼產(chǎn)生熱脆。
廢鋼應清潔幹燥、少鏽,應盡量(liàng)避免(miǎn)帶入(rù)泥土、沙石、油汙、耐火材料和爐渣等雜質。否則不能準確地確定金屬液(yè)的重量,而於冶煉過(guò)程中(zhōng)因鋼(gāng)液重量不準而影響化學成分的準確控製;澆注時,因鋼液重量(liàng)不足,容易造成短尺廢品;電爐煉鋼用不氧化冶(yě)煉時,易增加合金元素的燒損(sǔn)。此(cǐ)外(wài),鐵鏽還能使鋼中的氫含量(liàng)增加。某些重要的特殊廢鋼,還要經過酸洗,以便去除氧化鐵皮及表麵雜質(zhì)。
廢鋼應有合適的外形尺寸和單重。輕薄料經(jīng)分選去雜後采用(yòng)打包(bāo)、壓塊(kuài),對切屑采(cǎi)用裝桶或冷、熱壓塊的辦法使之密實,如果利用切屑獲得高質量的爐料,也可先將切屑(xiè)熔化成料錠,但該(gāi)法成本較高,在生產中並不常用,以便一次裝(zhuāng)入爐內,縮短裝料時間(jiān);重型廢鋼應預先進行切(qiē)割(gē)、冷剪、落錘、爆破解體,解體和切割,以保(bǎo)證順利裝料,既不撞(zhuàng)傷爐體又有利於加(jiā)速廢鋼熔化。電爐煉鋼廢鋼越密實越好,爐料的最(zuì)大(dà)塊度和重量隨爐子大小及裝料方法而定,采用爐頂裝料的塊度可比爐門裝料(liào)的大一些;爐門(mén)裝料最大允許的塊度隨爐門大小而定,另外,對於人工裝料還要有合適的重量(liàng)。為了保證電爐冶煉操作順(shùn)利進行,輕、中、重型廢鋼的裝料比例要合適,最大塊度的鋼鐵料每爐不能裝得過多。電爐鋼爐料的合適(shì)尺寸見表7—1。
三、生鐵
生鐵在電爐煉鋼中,一般被用來提高爐料或鋼中的碳含量,並可解決廢(fèi)鋼或重料來源不足的困難。嚴格(gé)說來,電爐煉鋼用的生鐵應分為(wéi)配料生鐵及增碳生鐵兩種。由於生鐵中含碳及雜質較(jiào)高,故電爐鋼爐料中的生鐵配比不能過(guò)高,通常為10%~25%,最高不超過30%,如果配比再高,將會(huì)引起全熔碳過高,而延長冶煉時間,不僅增(zēng)加電耗.也降低爐襯的使用(yòng)壽命。電爐煉鋼對生(shēng)鐵的質量(liàng)要求較高,一般S、P含量要低,Mn不能高於2.5%,Si不能高於l.2%。如果(guǒ)矽含量(liàng)過高將會侵蝕(shí)爐襯或延緩熔池的(de)氧化沸騰時(shí)間。用於還原期增碳的生鐵必須選用無鏽及S、P含量均小於0.05%的優(yōu)質生鐵。通常煉鋼生鐵的(de)碳含量不小於2.75%,一般在3%~4%之間,在生鐵成分表中(zhōng)不列出碳含量。電爐煉鋼用生(shēng)鐵的化學成分應符合GB717—82規定。由(yóu)於(yú)生鐵的C、Si、Mn含量的變(biàn)化較寬,為了便於煉鋼工調整成分使用,增碳生鐵的C、Si、Mn、S、P等含量應提供準確的成分。為了降低生產成(chéng)本,可(kě)用返回廢鐵代(dài)替配料生鐵(tiě)。返回廢鐵主要(yào)是經加工破碎(suì)的鋼錠模、中(zhōng)注管(guǎn)、底盤(pán)、帽口殼、鑄鐵軋輥以及其他各種廢鑄鐵機件或製(zhì)品等。返回廢鐵因多鏽(xiù)及S、P雜質(zhì)含量較高,故不適用於(yú)還原(yuán)期調整碳的成分。
除此以外,低磷、低硫生鐵可作為冷卻劑用。當鐵水不足時(shí),可用生(shēng)鐵作為輔助金屬料。
四、原料純鐵
原料純鐵主要用於電(diàn)爐煉(liàn)鋼不氧化法或返吹法冶煉(liàn)低碳鋼(gāng)或超低碳高合金(jīn)鋼的(de)配(pèi)料中,也(yě)可作為永(yǒng)磁合金、精密合金、電工(gōng)合金等重熔合金(jīn)及粉末冶金的用料。原料純鐵中的C、P及其他雜質的含量非常低,從某(mǒu)種意義上講,它是一種特殊鋼,因此又稱為軟鋼。原料純鐵的冶煉比較困難,成本較高。原料純鐵的熔點高、不易熔化,所以使用時不僅要求成分準確、表麵清潔且塊度要小。原料純鐵的牌號與化學成分見GB9971~88。
     五、海綿鐵
    海綿(mián)鐵是(shì)用氫氣或(huò)其他還原性氣體(tǐ)還(hái)原精鐵礦而得。一般是將鐵礦石裝入反應器中,通入(rù)氫氣或C0氣體,也有的使用固體還原劑,在(zài)低於鐵礦石軟化點以下的(de)溫度範圍(500~1000℃)內反應,不生(shēng)成鐵水,也沒有熔渣,整個還原過程中(zhōng)礦石保持(chí)原狀,僅把氧化鐵中(zhōng)的氧脫掉,從而獲得多(duō)孔性的金屬鐵即是海綿(mián)鐵。
    海綿鐵在電爐煉鋼(gāng)中可代替廢鋼鐵料使(shǐ)用,解決廢鋼鐵料供應不足的實際困難。海綿(mián)鐵中金屬鐵含量較高,S、P含量較低,雜質較少。電爐煉鋼直接采用海綿(mián)鐵可(kě)大大縮短冶煉時間,進而提高了電爐鋼(gāng)的生產率。另外,以海綿鐵為爐料還可減(jiǎn)少鋼中的非金屬夾雜物以(yǐ)及氮含量。海綿鐵質輕(qīng)、疏鬆多孔、在(zài)空氣中(zhōng)具有較強的吸水能力,所以使用(yòng)前應保持幹燥或以紅熱狀態入爐。
    六、中間合金材料
中間合金材料是高質量的特殊專用料,它是(shì)通過合金元素配料重熔後製得,常作為冶煉高溫合金或精密合金的爐料(liào),有的也能用(yòng)於鋼液的脫(tuō)氧。對於那些易(yì)氧化或密度較小的元素,當冶煉要求含量(liàng)較高時,是很(hěn)難直(zhí)接加入到鋼液中去的,又由於回(huí)收率不準而影響化學成分(fèn)的準確控製。因此,往往利用合金配料重熔後得到的中間合金(jīn)材料作為爐料進行冶煉。所以在中間合金材料中,易氧化或密度(dù)較(jiào)小的元素(A1、Ti、Si、B、Mg、Ca等)含量較高(gāo)或種類較多。特殊的中間合(hé)金料經粉碎後,可用於鋼(gāng)液的(de)脫氧。合金(jīn)元素的重熔過程也是合金(jīn)的提純過程,因此中間合金(jīn)材料中的雜質及氣體含量較少。不難看(kàn)出,利用中間(jiān)合金材料為(wéi)爐料進行冶煉,化學成分穩定,且純潔度較高,但成本比較(jiào)昂貴。中間合金材(cái)料(liào)應按爐分別存放與運輸。目前(qián),中間合金材料尚(shàng)無統一標準,各個(gè)廠家均是(shì)根據本單位的生產條件或(huò)用(yòng)途等自(zì)定。
 
    七、鐵合金
鐵合(hé)金是脫氧及合金化材(cái)料(liào)。用於鋼液脫(tuō)氧的鐵合金叫做脫氧劑;用(yòng)於調整鋼液成分的鐵合金叫做合金(jīn)劑。
煉鋼常用的鐵合金有:
1.矽鐵。矽鐵主要用於(yú)脫氧劑和合金化。矽鐵的牌號及化學成分見GB2272--87。矽鐵中的雜質為(wéi)P、Al等,它們含量的多少對矽鐵的粉化有很大的(de)影響。在(zài)冶煉後期(qī)大量加入矽鐵時,要考慮鋼液中磷含量的(de)變化,矽鐵中的氫含(hán)量也較高,因(yīn)此矽鐵必須(xū)烤紅並經恒溫(wēn)脫氫處理後使用。
2.矽鐵粉。矽鐵(tiě)粉是一(yī)種價格較為(wéi)便宜的優質(zhì)脫氧劑。常用的有含Si75%和含Si45%的兩種,由相(xiàng)應成分的矽鐵塊粉碎而成。矽鐵粉的密度稍大,渣況(kuàng)不良時,約有部(bù)分能與鋼(gāng)液直接接觸而(ér)降低(dī)鋼液的純潔度。此外,矽(guī)鐵粉加入後易使熔池平靜而吸氣。矽鐵粉的使用(yòng)粒度一般小於lmm,水分小於0.5%,幹燥(zào)溫度為100~150℃,時間大於8h。
    3.錳(měng)鐵。錳鐵主要用於鋼液的脫氧和合金化。錳鐵(tiě)可由高爐(lú)或電爐生產,但高爐隻能煉製碳素錳鐵。此外,還有電矽熱(rè)法及電解法生產的金屬錳。高爐(lú)煉製的錳鐵牌(pái)號及化學成分見GB4007─83。電爐煉製的錳鐵牌號及(jí)化學成分見GB3795─87。電矽熱法生產的金屬錳牌(pái)號及化學成分見GB2774─87。電解法生產的金屬錳牌號及化(huà)學成分(fèn)見GB3418─ 87。錳鐵中的有害雜質是磷,除(chú)金(jīn)屬錳外,一(yī)般錳鐵中磷含量均較(jiào)高,特別(bié)是高(gāo)爐錳鐵中磷含量更高,因此冶煉高錳鋼時,要采取一切措施盡量(liàng)降低鋼液中的磷含量。錳(měng)鐵中碳含量越高,磷含量就越高,價格也就越便宜。因此,在鋼種的(de)C、P規格成分允許時,應盡量使用高碳錳鐵。金屬錳在鐵合金(jīn)領域內(nèi)屬於C、P及(jí)其他雜(zá)質含量均(jun1)很低的精煉產品。其中,電矽熱法生產的雜質(zhì)略(luè)多些,而(ér)電解法生產的雜質較少(shǎo)些,但氫的含量卻很高,這對冶煉白點敏感性強的鋼號是很不利的。因(yīn)此,電解金屬錳應於淨化(huà)去(qù)氫(qīng)後使用(yòng)。
    4.錳矽合金。錳(měng)矽合金又稱矽錳合金(jīn),是煉鋼常用的複合脫氧劑,主要用於(yú)鋼液的直(zhí)接預脫氧(yǎng)。在脫氧(yǎng)過程中,生成的脫氧產物互相接(jiē)近,易(yì)於集結且熔點低、顆粒大、容易上浮,有利於純潔鋼液。有時也用於調整錳(měng)的成分,使之滿足於(yú)成品(pǐn)鋼的(de)規格要求。這種合金的矽含量通常小於28%,且碳含量也(yě)較低。錳矽合金的牌號(hào)及化學成分見GB4008-- 87。
5.矽鈣(gài)合金。矽鈣合金是強脫氧劑和除氣劑,在冶煉不鏽鋼、優質結構(gòu)鋼及特殊性能合金時使用。矽鈣合金的牌(pái)號及化學成分見GB3419─82。矽與鈣生成(chéng)很多的矽化物,如矽化二鈣(Ca2Si)、矽化鈣(gài)(CaSi)和二矽化鈣(CaSi2),其中以CaSi為最穩(wěn)定,CaSi的熔點為1245℃。矽和鈣對(duì)氧(yǎng)的親和(hé)力都很大(dà),其脫(tuō)氧產物呈球狀,顆粒也較大,容易上(shàng)浮,而鈣在煉鋼的溫度下易揮發.有利(lì)於除氣(qì)和減少鋼中發紋等缺(quē)陷(xiàn),因此用(yòng)矽鈣合金脫氧的鋼(gāng)液(yè)比較純淨。如前所述,矽鈣合金中的鈣與硫能夠(gòu)形成(chéng)穩(wěn)定的化合物且不溶於(yú)鋼中,因此矽鈣(gài)合金也是(shì)良好的脫硫劑。塊狀的(de)矽鈣合金密度小,在(zài)潮濕的空氣下,容易吸收水分而粉化,所以應放在幹燥的條(tiáo)件下保管。
6.矽鈣粉。矽鈣粉也是一種優質脫氧劑,成分(fèn)與矽(guī)鈣(gài)合金略同,但密度較小。它在冶煉低碳高級結構鋼或含鈦、含硼(péng)等鋼(gāng)以及噴粉上(shàng)獲得了應用。矽鈣粉中的鈣與鋼液中的硫容易形成穩定的化合物CaS且不溶(róng)於鋼中(zhōng),因此它(tā)是一種很好的除硫(liú)劑(jì)。在電爐鋼冶(yě)煉的還原期,除噴粉的外,一般是矽鈣粉與矽鐵(tiě)粉搭配使用(yòng)。矽鈣(gài)粉與矽鐵粉難於分(fèn)辨,保(bǎo)管和使用時要防止混(hún)淆。矽鈣粉的使用粒度小於lmm,水分小於0.5%,幹燥溫度為100~150℃,時間大於8h。用於爐(lú)外噴粉精煉特製的矽鈣粉,要(yào)求粒度小於0.6mm,水分小於0.1%。
    7.矽鋯合金。矽鋯合金屬於強複合脫氧劑,具有脫硫、脫氮和脫氫的作用。此外,鋯有細化鋼的奧氏(shì)體(tǐ)晶粒以及減少(shǎo)夾雜(zá)物偏析的傾向。但由於鋯在鋼中溶(róng)解度很小,矽鋯合(hé)金生(shēng)產困難,價(jià)格昂貴,目前在一般鋼中很少應用,多用(yòng)於特殊的用途中。矽鋯(gào)合金含有20%~50%的鋯和30%~50%的矽。
8.矽鉻合金。矽鉻合金是Si、Cr和Fe的合金。其中矽(guī)含(hán)量大於35%,鉻含量大於30%,硫、磷含量低且穩定,常用(yòng)於煉鋼的脫氧和合金化。隨著吹氧煉鋼技術的發(fā)展,矽鉻合金不僅(jǐn)能夠還原熔渣中的鉻,而且也能補加鋼中(zhōng)部分的鉻,使之滿足鋼種規格(gé)的要求,因(yīn)此目前它已獲得日益廣泛地應用。矽鉻合金的牌號及化學(xué)成分見GB4009─83。
    9.鉻鐵。根據鉻鐵中碳含量的不同,鉻鐵可(kě)分為高碳鉻鐵、中碳鉻(gè)鐵、低碳鉻鐵、微碳鉻鐵。此(cǐ)外,還有金屬鉻及真空法(fǎ)微碳鉻。通常鉻(gè)鐵中的鉻含量都不(bú)小於50%,硫、磷含量波動不大,但(dàn)矽含量較高,因此在(zài)冶煉過程中,應根據(jù)實際情(qíng)況控製矽鐵粉的用量,以免(miǎn)矽超格。一般鉻鐵的(de)牌號及化學(xué)成分(fèn)見(jiàn)GB5687─87。金屬鉻的牌號及化學(xué)成分見GB3211─87。真空法(fǎ)微碳鉻鐵簡稱(chēng)真空鉻,牌號及化學成分見GB5684─87。鉻鐵中的碳含量越低,熔(róng)點越高,煉製時所(suǒ)消耗的電能也越多,價格也就(jiù)越貴,因此,在條件允許(xǔ)時,應(yīng)盡量(liàng)使用廉價的高碳鉻(gè)鐵或中碳鉻(gè)鐵。因鉻鐵中的氫含量較(jiào)高,所(suǒ)以在使用前應烘烤並作(zuò)恒溫處理,充分脫氫。真(zhēn)空鉻不僅含氫、氮較高,而且還含有3%~5%的(de)鉻與矽等(děng)的(de)氧(yǎng)化物夾雜,此外,如用煤氣烘烤或隨(suí)爐料裝入爐中,它(tā)還會產生嚴重的吸氮現象。因此,真空鉻一般在150℃溫度下長期幹燥後即可使用。但冶煉高鉻鋼或不含(hán)鈦(tài)的奧氏體不鏽鋼時,如果在冶(yě)煉後期加入(rù),真(zhēn)空鉻(gè)應在大於800℃的溫度(dù)下烘烤且保持恒溫3h,以(yǐ)便於吸氮,從而有助(zhù)於形成和穩定鋼的奧(ào)氏體組織。
    10.鎢鐵。鎢鐵主要用於(yú)工(gōng)具鋼及一些結構鋼的(de)合金化。鎢鐵(tiě)的牌號及化學成(chéng)分見GB3648--87。鎢鐵的密度大,熔點高,且鎢含量越高,密度越大(dà),熔點也越高。如含W80%鎢鐵的密(mì)度約為16.5t/m3,熔(róng)點大於2000℃,因此在還原期加入鎢鐵的塊度不(bú)應太大,一般為l0~130mm。由於工具鋼中錳和矽(guī)的含量(liàng)較低,而鎢鐵中錳和矽的含量較高,在大量(liàng)使用鎢鐵時,應控製鋼(gāng)液(yè)中錳和矽(guī)的成分,計算鋼的化學成(chéng)分時,也應(yīng)考慮鎢鐵所帶入的錳及矽(guī)的含量,以避免(miǎn)這兩種元素的含量超格。為了節約鎢鐵合金,冶煉有時也用(yòng)鎢酸鈣或鎢砂礦直接加入爐內還原,來(lái)達到(dào)鋼液鎢合金化的目的。
    11.鉬鐵。鉬鐵用(yòng)於冶煉某些含鉬結(jié)構鋼、工具鋼(gāng)、不鏽(xiù)鋼以及要求特(tè)殊(shū)物(wù)化性能的金屬材料上。鉬鐵的牌號及化學(xué)成分見GB3649─87。鉬鐵也是難熔合金,所以使(shǐ)用鉬鐵時應早期加入。由(yóu)於(yú)鉬對氧的親和力小於鐵,因此煉鋼用的鉬鐵(tiě)往往在裝料時或在熔化期加入。冶煉後期補(bǔ)加鉬(mù)鐵的塊度不宜過大(dà),一般為l0~150mm,且需較長的熔化時間。在(zài)熔池平靜的熔化末期(qī)或氧化期(qī)加入鉬鐵(tiě),熔池中有激烈沸騰(téng)的(de)現象,這可能是由於(yú)鉬的熔(róng)點較高,熔(róng)化過程中需要很大(dà)的(de)熱量,而使鋼液的局部溫度迅速降低,這樣就(jiù)破壞了(le)原有的碳氧平衡,使碳氧反應發生(shēng)與進行並排除C0氣泡;鉬鐵在熔化過程中還有(yǒu)鉬氧化物的升華與揮發,兩(liǎng)者綜合作用的結(jié)果就使熔池產生沸騰。鉬鐵極易生鏽,保管時應(yīng)保(bǎo)持幹燥。鉬在400℃以下是(shì)穩定的,當溫度(dù)高於400℃時氧化,氧化物(wù)在600℃以上時容易揮發,因此鉬鐵不適於高溫加熱烘烤。在冶煉過程中,有時利用鉬酸(suān)鈣或鉬砂代替鉬鐵進行鉬鋼的合金化(huà)。鉬酸鈣為(wéi)自色粉末,容易吸(xī)水,因此於加入前須經長時(shí)間的焙(bèi)燒以(yǐ)去除水(shuǐ)分。鉬酸鈣和鉬砂的價格比較便(biàn)宜,但硫、磷含量較高(gāo),故隻在含鋼小於l%的鋼中(zhōng)使用。使用時,鉬砂常用粘結劑粘結成塊加入爐中,使用效(xiào)果(guǒ)也很理想,這(zhè)就是所(suǒ)說的氧化鉬塊。氧化鉬塊的牌號及化學成分見GB5064--87。
    12.釩鐵。在冶煉模具鋼、低合金(jīn)工具鋼和某些結構鋼及一些代用鋼(gāng)上,常常使用釩鐵。釩鐵的(de)牌(pái)號及化學成分見GB4139--87。釩鐵中(zhōng)的磷含量較高(gāo),冶煉後期加入時必須考慮對鋼中磷含量(liàng)的(de)影響。釩鐵在使用前應在150℃左右的溫度下烘(hōng)烤,因(yīn)它在500℃以上時發生激烈的氧化生成V205,而V2O5的熔點很低(dī),僅為675℃。此外,釩鐵隨著烘烤溫度的升高和時間的加長將吸收空氣中的氮,氮進入鋼中將出現氮化物夾雜,所(suǒ)以釩鐵嚴禁長時間的加熱與高溫烘烤。通常釩鐵以(yǐ)塊狀(zhuàng)加入,小於l0mm×10mm的粉碎(suì)狀(zhuàng)釩鐵應裝桶,並最好用於單渣(zhā)法的冶煉上。除(chú)此之外,在(zài)煉鋼上還可將V2O5與還原劑(矽或鋁、矽鈣或(huò)矽鋁等)壓(yā)製成塊後(hòu),直接投入鋼液中,或者使用金屬熱法還原釩氧化物的釩鋁合(hé)金。釩鋁合金的牌號及化學成分(fèn)見GB5063--87。
    13.鈦鐵(tiě)。在冶煉重要的結構鋼或不鏽鋼時(shí)往往使用鈦鐵。鈦鐵既可作為鋼的合金化材料,又是一(yī)種良好的脫氧除氣劑,但在冶煉不鏽鋼時(shí),鈦鐵中的Si、C、Al能促使(shǐ)鋼生成兩相組織。鈦鐵的牌(pái)號(hào)及化學成分見GB3282--87。鈦鐵易(yì)破碎,紅熱鈦鐵錠冷卻時部分自行(háng)碎(suì)裂。此外(wài),它同釩鐵一(yī)樣,隨著烘烤溫度的升高和時間的加長將吸收空氣中的氮,因此鈦(tài)鐵(tiě)一般需在低溫的條件下長時間幹(gàn)燥(zào)。
    14.铌鐵。铌鐵多用於不鏽鋼及高溫合金中,也常用於不(bú)鏽鋼電焊條的塗料。铌鐵的牌號及化學成分見GB7737--87。铌鐵於使用前不能烘(hōng)烤,這是因(yīn)為铌在空氣中(zhōng)穩定,當溫度(dù)在於200~400℃之間時生成Nb0及Nb02,高於400℃生成白色(sè)粉末的Nb2O5且呈酸性危(wēi)害較大。使用時铌鐵以(yǐ)塊狀(zhuàng)加入,為了加速熔化,塊度應略小為宜。目(mù)前,世界上铌元素十分稀少,價格也相當昂(áng)貴,要注(zhù)意節約使用。
    15.硼鐵。硼在(zài)常溫下是不活潑元素(sù),然而當高溫(wēn)加熱時,它的化學活動性(xìng)迅速增加,因此硼(péng)鐵在使用前不準高溫加熱烘烤。硼與氧、氮(dàn)的親和(hé)力很強,為了(le)確保鋼(gāng)中的硼含量,硼鐵在加入前(qián),鋼液必須(xū)經過充分的脫氧和脫氮。硼鐵按碳含量不同分(fèn)為兩類,牌號及化學成分見GB5682--87。
16.磷鐵。磷對大多數鋼而言是有害的元素(sù)。但在某些情況下,它有(yǒu)特殊作用,如冶煉軋輥鋼加入的磷達到0.4%~0.5%,可改善流動性,避免表麵裂紋;貨(huò)車(chē)的閘瓦(wǎ)和鋼軌(guǐ)中加入(rù)一定量的磷能提高耐磨性能。此外,還可提高和(hé)改善鋼的切(qiē)削性能。因此,在煉(liàn)鋼及(jí)鑄鋼生產中作為磷的加入劑常常使用磷鐵。磷鐵的牌號及化學(xué)成分見GB3210--82。
17.中間合金粉。中間合金粉中含有較高的Al、Ti、Si、Ca、Mg、B等易氧化元素,可用(yòng)於(yú)鋼(gāng)液的噴粉或間接脫氧。從某種意義上講,這種合金粉是(shì)強複合脫氧劑(jì),但因生產加工困難,成本較高(gāo),所以在(zài)冶煉一般合金鋼時很(hěn)少使用(yòng)。中間合金粉的使用(yòng)粒度一般小於2mm,水分小(xiǎo)於0.5%,並於室溫密封保存。
    18.鎳。鎳廣泛地用於合金結構鋼、不鏽(xiù)鋼及(jí)高溫與精密合金中。鎳根據製取的方(fāng)法不同分(fèn)為板狀電解鎳和粒狀火煉鎳。電解鎳中雜質少,表(biǎo)麵結瘤(liú),切麵越疏鬆(sōng)多(duō)孔,氫含量(liàng)越高,因此電解鎳在使用前需在(zài)大於800℃的(de)高溫下退火以達到(dào)充分去氫的目的。火(huǒ)煉鎳因在水中粒化,所以含有較多的水分,氫含量大約為0.02%。這種鎳雜質含(hán)量較高,不(bú)適於在(zài)冶煉後期加入。冶煉含鎳高的鋼時,產生有害作用的元素是硫,因為鎳易與硫化合,在晶界上形成低熔點NiS的網狀組織而使(shǐ)鋼產生熱脆,所以在冶煉過程中,不僅要盡量降低鋼中的硫含量,還應注意金屬鎳中的(de)硫含量。對於其他雜質的含量如Pb、As、Zn等也要嚴加限製。為了減少鎳中的氣體和有害的雜(zá)質(zhì)含量,可將它在電爐中重熔或煉製中間合金材料(liào)後使用(yòng)。電解鎳的品號及化學成(chéng)分見GB6516—86。
    19.鈷。鈷是非常稀有的貴(guì)金屬,資源缺乏,價格高,隻在冶煉某些高速(sù)鋼、永磁合(hé)金及高溫強度鋼時使用。鈷有粒狀和片狀兩種。粒狀鈷中氫含量較高,在冶煉後期加入時,需預先經(jīng)長(zhǎng)期高溫(wēn)烘烤,片狀鈷隻經低溫幹燥即可。鈷的牌號(hào)及(jí)化學成分見GB6517---86。
20.鋁(lǚ)。鋁與氧的親和(hé)力很(hěn)強,在(zài)煉鋼過程中,主要用於鋼液的脫氧和合金化。鋼(gāng)液的(de)脫氧用鋁,多是(shì)將純鋁預製成鋁餅、鋁丸後使用,但也有的以鋁鐵(A120%~55%) 的形式加入,作為鋼液(yè)合(hé)金化用鋁,多是直接使用鋁(lǚ)錠。純鋁的密度較小,為2.7g/cm。,熔點約為(wéi)660℃。純鋁的強度也低(dī),但(dàn)塑性(xìng)較高。高純鋁σb=50MPa,δ=50%,而鋁合金(jīn)鋼強度可達980MPa,因此鋁合金鋼的強度(dù)與密度的比值較高。凡是要求減輕結構重量的地方,如飛機的結(jié)構件等,鋁鋼及(jí)鋁的合金應用較多。純鋁(lǚ)分為高純(chún)度鋁及工業標準純鋁兩大類。前(qián)者供科研用,純度可達Al99.98%~99.996%;後者用於一(yī)般工業和(hé)配製合金,純度為Al98.0%~99.7%。鋁錠的牌號及化學成分見GBll96—88。
21.鋁粉(fěn)。鋁粉是很(hěn)強的脫氧劑,主要用於冶煉低碳不鏽(xiù)鋼或(huò)某些低碳(tàn)結構鋼上,以提高合金元素的收得率(lǜ)和縮短還原時間。加入鋁粉時,應注意它對鋼液中矽含量的影響。此外,鋁粉燃燒火焰大、溫度高,加入時應注意安全。鋁粉的使用粒度一般小(xiǎo)於2mm;水分小於0.5%,並於室溫密封保存。
22.銅。銅通常(cháng)作為合金化材料加入鋼中,以便改善鋼的相關性能。銅的牌號及(jí)化學成分見GB466─82。
23.稀土合金(jīn)。在鋼的生產中添加稀土合金,可以改善鋼的性能。常用(yòng)的有(yǒu)稀土(tǔ)矽鐵(tiě)與鈰鑭合金等。
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