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铬铁_百度百科

鏃ユ湡;2019-07-10  鏉ユ簮锛毼粗  浣滆咃細admin

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  高碳铬铁(含碳为4~8%)、中碳铬铁(含碳为0.5~4%)、低碳铬铁(含碳0.15~0.50%)、微碳铬铁(含碳为0.06%)、超微碳铬铁(含碳小于0.03%)、金属铬硅铬合金铬铁:铬和铁组成的铁合金,是炼钢的重要合金添加剂。冶炼铬铁用的铬铁矿一般要求含Cr2O340~50%,铬与铁比值大于 2.8。近年大量生产的含铬50%的“装料级铬铁”,用含Cr2O3和铬与铁比值较低的矿石。

  以铬和铁为主要成分的铁合金。是钢铁工业用的主要合金剂之一,除了主成分铬与铁外还含有碳、硅、硫、磷等杂质。铬铁含铬55%~75%,按含碳量分为高碳(4%~10%C)、中碳(0.5%~4%C)、低碳(0.15%~0.5%C)和微碳(≤0.15%C)铬铁。高碳铬铁又称碳素铬铁,中、低、微碳铬铁又称精炼铬铁。一种用低铬铁比的铬矿生产的高碳铬铁,含Cr 50%~55%称为炉料级铬铁,还有含N2%~10%的含氮铬铁作为氮合金剂使用,又称氮化铬铁。

  铬铁按不同含碳量分为高碳铬铁包括装料级铬铁(C≦10%)、中碳铬铁(C≦4.0%)、低碳铬铁(C≦0.5%)、微碳铬铁(C≦0.15%)等。常用的还有硅铬合金氮化铬铁等。铬铁主要用作炼钢的合金添加剂,过去都在炼钢的精炼后期加入。冶炼不锈钢等低碳钢种,必须使用低、微碳铬铁,因而精炼铬铁生产一度得到较大规模的发展。由于炼钢工艺的改进,现在用AOD法(见炉外精炼)等生产不锈钢等钢种时,用碳素铬铁(主要是装料级铬铁)装炉,因而只需在后期加低、微碳铬铁调整成分,所以现在铬铁生产重点是炼制碳素铬铁。

  1821年贝尔蒂尔(P.Berthier)在坩埚内加热木炭、氧化铬与氧化铁的混合物生产铬铁。这种方法一直使用到1857年弗雷迈(E.C.Fremy)用塔斯马尼亚(Tasmania)铁铬矿,在高炉内冶炼,得到含7%~8% Cr的塔斯马尼亚生铁。1870~1880年间,高炉生产的铬铁含30%~40%Cr,10%~20%C。穆瓦桑(H.Moissan)对电炉冶炼铁合金做了许多工作,并于1893年发表了在电炉内还原铬矿生产含67%~71%Cr,4%~6%C高碳铬铁的报道。用电炉取代高炉冶炼高碳铬铁是一个重大进步。1886年奥德斯杰纳(E.G.Odelstjerna)描述了瑞典用电炉生产含70%Cr高碳铬铁的情况。

  贝克特(F.M.Becket)及其合作者从1906年至1940年间,开展硅还原铬矿生产低碳铬铁的工艺。在500kW单相双电极电炉(炉产量400kg)至12000kW三相电炉(炉产量10t)内试验和生产,以满足生产不锈钢的需要。1920年左右瑞典特乐尔赫坦铁合金厂制订了三步法生产低碳铬铁工艺。即电硅热法,亦称瑞典法。1939年波伦(R.Perrin)获得了用液态硅铬铁合金与铬矿—石灰熔体反应,生产低碳铬铁专利。通称波伦法,也称热兑法。这一方法经过不断改进,已成为生产低碳铬铁的主要方法。1949年埃拉斯姆斯(H.Erasmus)取得了线%的低碳铬铁的专利。在美国联合碳化物公司马里塔(Ma-rietta)厂生产名为辛普雷克斯低碳(低硫)铬铁(Sim-plex Ferrochrome)。

  用还原电炉冶炼,采用焦炭作还原剂,硅石铝土矿熔剂炉渣成分一般为SiO227~33%,MgO30~34%, Al2O326~30%,Cr2O39.0%。由于形成碳化铬,产品含碳4~9%。现代冶炼铬铁的还原电炉容量为10000~48000千伏安,一般采用封闭固定式,冶炼电耗3000~4000千瓦·时/吨。冶炼硅铬合金的电炉与铬铁还原电炉相似,冶炼方法有一步法和二步法两种。一步法用铬铁矿、硅石、焦炭配加熔剂冶炼。二步法采用碳素铬铁、硅石、焦炭作原料进行无渣法冶炼,冶炼过程大体与硅铁生产相仿。冶炼电耗每吨3000~4000千瓦·时左右。

  铬加入钢中能显著改善钢的抗氧化性,增加钢的抗腐蚀能力。在许多具有特殊物理化学性能的钢中都含有铬。钢中的铬是用铬铁添加的。高碳铬铁用作滚珠钢(0.5%~1.45%Cr)、工具钢、模具钢(5%~12%Cr)和高速钢(3.8%~4.4%Cr)的合金剂,可提高钢的淬透性,增加钢的耐磨性和硬度。铸铁中加入铬可提高硬度,改善耐磨性,含铬0.5%~1.0%便可改善其机械性能。高碳铬铁和炉料级铬铁大量用作冶炼不锈钢(AOD或VOD法)的炉料,降低生产成本。中、低碳铬铁用于生产中、低碳结构钢、渗碳钢,制造齿轮、高压鼓风机叶片、阀板等。微碳铬铁用于生产不锈钢、耐酸钢、耐热钢和电热合金等。

  铬在地壳中的丰度为0.035%,但生成的铬矿石含铬高。地球上近南北向褶皱带中的铬铁矿资源量,占世界总量的95%以上,其中纵贯非洲东部的前寒武纪褶皱带的铬资源量,占世界总量的94%。乌拉尔华力西褶皱带占2%左右,阿尔卑斯褶皱带约占世界总量的2%。中国铬矿成矿地质条件不理想,尚未在寒武纪地质区中发现南北向铬铁矿带。西藏—云南的铬铁矿床属阿尔卑斯期褶皱带;新疆—甘肃、青海—内蒙古的铬铁矿床在海西期近东西向的褶皱带中;它们都不具备生成特大矿床的条件。具有工业价值的主要含铬矿物是铬尖晶石,常被误称为铬铁矿。最有用的铬尖晶石矿物有3种:镁铬铁矿(Mg,Fe)Cr

  铬矿最大的使用者为铁合金工业,约占铬矿石总产量的80%左右。在铬矿市场上称冶金级铬矿。优质冶金级铬矿要求Cr

  :FeO3,用以生产含Cr70%的铬铁。由于富铬矿日益减少,铬铁比低的矿石相对增多。它们只能用来冶炼炉料级铬铁。

  中、低、微碳铬铁一般以硅铬合金铬铁矿和石灰为原料,用1500~6000千伏安电炉精炼脱硅,采用高操作(CaO/SiO2为1.6~1.8)。低、微碳铬铁还大规模地采用热兑法进行生产。生产时用两台电炉,一炉冶炼硅铬合金,一炉熔化由铬矿和石灰组成的熔渣。精炼反应分两个阶段在两个盛桶内进行:①熔渣炉的熔渣注入第一盛桶后,把另一盛桶中已经初步脱硅的硅铬合金兑入,由于熔渣氧化剂过剩量很大,脱硅充分,可获得含硅低于0.8%、含碳低达 0.02%的微碳铬铁。②第一盛桶内反应后的熔渣(含Cr2O3约15%)移至第二个盛桶后,把硅铬电炉炼就的硅铬合金(含硅45%)热兑入渣内,反应后得到初步脱硅的硅铬合金(含硅约25%),兑入第一盛桶进一步脱硅,熔渣含Cr2O3低于2~3%可抛弃。

  吹氧法精炼中、低碳铬铁,用液态碳素铬铁做原料,吹炼时向熔池中加入少量石灰、,出铁前加硅铬合金或硅铁以回收渣中的铬。微碳铬铁的吹炼则在一定真空度下才有可能。

  真空固态脱碳法精炼,用磨细的高碳铬铁为原料,其中磨细的高碳铬铁的一部分经氧化焙烧作氧化剂,配加水玻璃或其他粘合剂,压成团块,经低温干燥后,在车底式线小时,可得到含碳低于0.03%甚至低于0.01%的微碳铬铁。

  铬是有光泽的灰色金属,密度7.2,熔点1857℃,沸点2672℃,有延展性,但含氧、氢、碳和氮等杂质时变得硬而脆。铬的化学性质不活泼,常温下对氧和水汽都是稳定的,铬在高于600℃时开始和氧发生反应,但当表面天生氧化膜以后,反应便缓慢,当加热到1200℃时,氧化膜被破坏,反应重新变快。高温下,铬与氮、碳、硫发生反应。铬在常温下就能和氟作用。铬能溶于盐酸、硫酸和高氯酸,遇硝酸钝化,不再与酸反应。铬能与镁、钛、钨、锆、钒、镍、钽、钇形成合金。铬及其合金具有强抗腐蚀能力。

  在自然界中目前已发现的含铬矿物约有50余种,分别属于氧化物类、铬酸盐类和硅酸盐类。此外还有少数氢氧化物碘酸盐、氮化物和硫化物。其中氮化铬和硫化铬矿物只见于陨石中。具有产业价值的铬矿物都属于铬尖晶石类矿物,它们的化学通式为(Mg、Fe2+)(Cr、Al、Fe3+)2O4或(Mg、Fe2+)O(Cr、Al、Fe3+)2O3,其Cr2O3含量为18%~62%。

  (1)铬铁矿,化学成分为(Mg、Fe)Cr2O4,介于亚铁铬铁矿(FeCr2O4,含FeO 32.09%、Cr2O3 67.91%)与镁铬铁矿(MgCr2O4,含Mg 20.96%、Cr2O3 79.04%)之间,通常有人将亚铁铬铁矿和镁铬铁矿也都称为铬铁矿。铬铁矿为等轴晶系,晶体呈细小的八面体,通常呈粒状和致密块状集合体,颜色为玄色,条痕呈褐色,半金属光泽,硬度5.5,密度4.2~4.8,具弱磁性。铬铁矿是岩浆成因矿物,产中,当含矿岩石遭受风化破坏后,铬铁矿常转进砂矿中。铬铁矿是炼铬的最主要的矿物原料,富含铁的劣质矿石可作高级耐火材料。

  (2)富铬类晶石,又称铬铁尖晶石或铝铬铁矿,化学成分为Fe(Cr,Al)2O4,含Cr2O3 32%~38%。

  (3)硬铬尖晶石,化学成分为(Mg、Fe)(Cr、Al)2O4,含Cr2O3 32%~50%。富铬类晶石和硬铬尖晶石的形态、物理性质、成因、产状及用途与铬铁矿相同。产业生产金属铬的方法有铝还原法、硅还原法、碳还原法电解法。

  铬是重要的战略物资之一。具有质硬、耐磨、耐高温、抗腐蚀等特性。其铬铁矿的用途有:

  (1)在冶金工业中?铬铁矿主要用来生产铬铁合金和金属铬。 a铬铁合金作为钢的添加料生产多种高强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢?如不锈钢、耐酸钢、耐热钢滚珠轴承钢、弹簧钢、工具钢等 b金属铬主要用于与钴、镍、钨等元素冶炼特种合金。这些特种钢和特种合金是航空、宇航、汽车、造船以及国防工业生产枪炮、导弹、火箭、舰艇等不可缺少的材料。

  (3)在化学工业主要用来生产重铬酸钠?进而制取其他铬化合物?用于颜料、纺织、电镀、制革等工业?还可制作催化剂和触媒剂等。 故而?铬铁矿的销售渠道亦有三种?即?冶金行业、耐火材料行业和化学工业。下面由铬铁矿冶金工业的用途介绍铬铁和铬盐的用途和冶炼工艺

  铬是重要的战略物资之一,由于它具有质硬、耐磨、耐高温、抗腐蚀等特性,在冶金产业、耐火材料和化学产业中得到了广泛的应用。

  中文标准名称 StandardTitle in Chinese: 铬铁

  首次发布日期 FirstIssuance Date: 1985-12-4

  代替国标号 ReplacedStandard: GB/T 5683-1987,GB/T 5684-1987

  采用国际标准号 AdoptedInternational Standard No: ISO 5448:1981

  采标名称 AdoptedInternational Standard Name: 铬铁 规格和交货条件

  采用国际标准 AdoptedInternational Standard: ISO

  归口单位 TechnicalCommittees: 全国钢标准化技术委员会

  起草单位 DraftingCommittee:中钢集团吉林铁合金股份有限公司冶金工业信息标准研究院

  本标准规定了铬铁的技术要求、试验方法、检验规则以及包装、储运、标志和质量证明书。

  本标准适用于炼钢或铸造作为合金加入剂的铬铁,其中包括微碳铬铁、低碳铬铁、中碳铬铁、高碳铬铁和真空法微碳铬铁。

  下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。

  GB/T4010铁合金化学分析用试样的采取和制备(GB/T4010—1994,neqISO4552:1987)

  GB/T4699.2铬铁与硅铬合金铬含量的测定过硫酸铵氧化滴定法电位滴定法

  GB/T4699.3铬铁、硅铬合金和氮化铬铁磷含量的测定铋磷和钼蓝分光光度法

  刘威,刘国龙,王美晨,肖赛君. 高碳铬铁熔盐电解精炼制备低碳纯净铬铁[J/OL]. 过程工程学报,:1-5(2017-07-12).

  郝旭涛. 铬铁渣活化制备低温陶瓷胶凝材料[D].昆明理工大学,2016.

  陈津,王龙,林万明,李凯,邓永光. 高碳铬铁显微结构及其对固相脱碳的影响[J]. 电子显微学报,2013,32(02):105-114.


 
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