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;将30%铬渣、25%硅砂(含SiO2>95%)、45%烟道灰、3%~5%氧化铁皮(轧钢铁皮)混合、粉碎、于1500℃池窑中熔融,在1300℃下浇铸成型,结晶、退火后缓慢降温即为成品,模拟辉绿铸石组分是优良的耐酸耐腐蚀材料。用作电解法生产金属铬的含铬原料。
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(Cr<30%),较高铬含量(例如Cr>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;5%,较高含量的的高碳铬铁被人们称为碳素铬铁,而低碳含量的铬铁我们称之为精炼铬铁,精炼铬铁是含铬元素较高的铁合金产品。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。
铬铁渣是火法冶炼含铬铁合金时所产生的含铬废渣,目前主要是矿热炉法冶炼高碳铬铁时产生。铬铁渣的主要成分为三氧化二铬、氧化硅、氧化镁、氧化铝、氧化钙和氧化铁。
由于高碳铬铁为有渣冶炼,铬矿石中只含有30%-50%的三氧化二铬,所以在冶炼过程中矿石的其他成分以渣的形式与铁水一起排放出炉体形成铬铁渣。目前国内的出炉方式分为干渣法和水渣法,干渣法出炉则形成大块的干渣,水渣法出炉经过水淬工序形成1-20mm左右粒渣。一般情况下铬铁会采用高碳铬铁精炼法、电硅热法两种生产方法生产低碳铬铁,电硅热法就是在电路内造碱性炉渣的条件下,用硅铬合金中的硅还原中的铬和铁的氧化物,从而制得中低碳铬铁。
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