高碳铬铁主要用于不锈钢生产,其中200系不锈钢含铬量约在16%,300系不锈钢含铬量约在25%,400系不锈钢含铬量约在14%。铬铁需求量较大的300系不锈钢也是不锈钢生产中较大比例的产品。
用作含碳较高的滚珠钢、工具钢和高速钢的合金剂,提高钢的淬透性,增加钢的耐磨性和硬度;用作铸铁的添加剂,改善铸铁的耐磨性和提高硬度,同时使铸铁具有良好的耐热性;用作无渣法生产硅铬合金和中、低、微碳铬铁的含铬原料;铬能提高钢的滖透性,在加入铬后可以使表面硬度增强,故铬钢常常由于制造一些可靠产品,如:齿轮、轴承等。用作电解法生产金属铬的含铬原料。
含铬高的高碳铬铁大都采用熔剂法在矿热炉内冶炼。原料的选取:冶炼高碳烙铁的原料有铬矿、焦炭和硅石。其中焦炭以及硅石作为还原剂。
选矿原则:由于铬是用途较多的金属。当今世界拥有铬矿资源的***或资源缺乏的***,都在加紧铬矿石选矿的研究,其选别方法有:
1)沉选:如跳汰、摇床、螺旋溜槽、沉介质旋流器等。
2)磁电选:包括高强场磁选、高压电选。
3)浮选和絮凝浮选。
4)结合选:如重选-电选。
5)化学选矿:处理极细粒难选穷铬矿。
高碳铬铁的生产方法有电炉法、竖炉(高炉)法、等离子法和熔融还原法。竖炉法现在只生产低铬合金(Crlt;30%),较高铬含量(例如Crgt;60%)的竖炉法生产工艺尚处在研究阶段;后两种方法是正在探索中的新兴工艺;单独使用粉矿时,易造成粉矿烧结,使料面透气性变差,严重***了冶炼气氛。因此,绝大多数的商品高碳铬铁和再制铬铁均采用电炉(矿热炉)法生产。电炉冶炼具有以下特点:
(1)电炉使用电这种清洁的能源。其他能源如煤、焦炭等都不可避免地将伴生的杂质元素带入冶金过程。只有采用电炉才能生产清洁的合金。
(2)电是能获得任意高温条件的能源。
(3)电炉容易实现还原、精炼、氮化等各种冶金反应要求的氧分压、氮分压等热力学条件。
电炉内所发生化学反应生产高碳铬铁的主要过程是:碳还原氧化铬生成Cr3C2的开始温度为1385K,生成Cr7C3的反应开始温度1453K,而还原生成铬的反应开始温度为1520K,因而在碳还原铬矿时得到的是铬的碳化物,而不是金属铬。对于铬铁而言,根据含碳量的多少可以分为微碳铬铁、中碳铬铁、高碳铬铁等,我们来看铬元素有何作用。因此,只能得到含碳较高的高碳铬铁。而且铬铁中含碳量的高低取决于反应温度。
生成含碳量高的碳化物比生成含碳量低的碳化物更容易。实际生产中,炉料在加热过程中先有部分铬矿与焦炭反应生成Cr3C2,随着炉料温度升高,大部分铬矿与焦炭反应生成Cr7C3,温度进一步升高,三氧化二铬对合金起精炼脱碳作用。
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