铁合金生产工艺课件

工具钢具有良好的耐磨性和耐热性， 主要用于制造切削工具、量具、模具 等。
高强度低合金钢具有较高的强度和良 好的韧性，主要用于制造桥梁、船舶 、建筑等结构件。
弹簧钢具有良好的弹性和耐疲劳性能 ，主要用于制造各种弹簧。
05
铁的冶炼与环境保护
铁的冶炼过程中的环境问题
空气污染
铁矿石在高温下燃烧会产生大量 的烟尘和有害气体，如二氧化硫 、氮氧化物等，对空气造成严重
杂质去除
在冶炼过程中，通过加入熔剂 去除铁水中的杂质，如硫、磷 等。
铁水处理
经过脱硫、脱磷处理后，铁水 被送入转炉中进一步处理，以 生产不同品种和规格的钢材。
02
铁的冶炼过程
采矿与选矿
采矿
从地下或地表开采出铁矿石，通常采用露天开采或地下开采 方式。
选矿
通过物理或化学方法将铁矿石进行破碎、磨细和分选，以获 得品位较高的铁精矿。
造成各种铸件。
铸铁的抗压和耐磨性能较好，主 要用于制造承受较大压力和摩擦 力的部件，如发动机缸体、齿轮
等。
随着技术的发展，铸铁的应用范 围也在不断扩大，如在汽车轻量
化方面有所应用。
其他铁合金的生产与应用
其他铁合金包括高强度低合金钢、工 具钢、弹簧钢等，其生产过程和特性 与钢铁、不锈钢和铸铁有所不同。
铁合金的性能特点与应用
高强度与硬度
良好的耐磨性
铁合金通常具有较高的强度和硬度，能够 满足各种工程应用的需求。
铁合金具有较好的耐磨性，常用于制造需 要承受较大摩擦和磨损的零件。
良好的耐腐蚀性
应用领域
某些铁合金具有较好的耐腐蚀性，可用于 制造需要长期耐腐蚀的零件。
铁合金广泛应用于汽车、机械、建筑、航 空航天、石油化工等领域，作为结构材料 和功能材料发挥着重要作用。

§5.2 铁的冶炼 合金
我国钢铁行业的发展历程
• 建国50十多年来，我国的钢铁工业取得了巨 大的成就。1949年中国的钢铁产量只有15.8 万吨，居世界第26位，到1978年，我国钢产 量达到3178万吨，居世界第五位。 • 1979年以后，我国钢铁工业获得了快速发展 的极好机遇和强大的内在动力，新建了宝钢、 天津钢管等大型现代化钢铁企业。钢产量以 每年400 500万吨的速度快速增长。20世纪 90年代以来，钢产量从1990年的6535万吨。 • 从1996年首次超过一亿吨大关，跃居世界第 一位以后，我国钢产量连年增长，并一直保 持钢产量世界排名第一名的位置。
图1：20世纪主要年份钢铁产量（单 位：万吨），图2：近年来钢铁产量 （单位：万吨）
图1
图2
思考：
铁在自然界中以化合 物的形式存在，如赤 铁矿、磁铁矿、黄铁 矿等，钢铁是怎样练 成的？
CO与氧化铁反应
• 1、实验开始精灯？ 2、实验中你观察到了什么现象？ 3、反应后生成的物质是什么，分别可用什么 物质来检验它们？ 4、请试着写一写反应的化学方程式。 5、实验结束时，你认为应先停止通CO还是 先撤酒精灯？为什么？ 6、尾气中的气体主要是什么？你有哪些好的 方法来处理它呢？
尾气中的主要成 分为一氧化碳， 可以用点燃的方 法进行处理。
工业炼铁
铁矿石
焦炭 石灰石
热空气 炉渣出口 炼铁高炉模型 生铁出口
• 铁矿石、焦炭、石 • 1、工业上炼铁的 灰石、热空气
主要原料是什么？ • 2 、工业上炼铁 • 高炉 的主要设备是什 么？ • 3、工业上炼铁的 • 用CO将铁从它的化 主 要原理 是什么 ？ 合物中还原出来 • 炼 铁 的 主 要 反 应 • C + O2 点燃 CO2 化学方程式： • C + CO2 高温 2CO

4、反应原理。
3CO + Fe 2O3 高温 2Fe + 3CO2
5、实验结束时，是应先停止通CO 还是先撤酒精灯？为什么？
应先停止加热，后停 止通CO直到试管冷 却，否则高温可能会 使生成的铁又被氧化。
6、尾气中的气体主要是什么？ 如何处理？
尾气中的主要成分为 一氧化碳，可以用点 燃的方法进行处理。
二、工业炼铁
焦炭
铁矿石
石灰石
热空气 炉渣出口
生铁出口
炼铁高炉模型
1、主要原料： 2、设备：
3、原理：
4、CO的来源： 5焦炭的作用：
6石灰石作用：
铁矿石、焦炭、石 灰石、热空气
高炉
用CO将铁从它的化合 物中还原出来
C + O2 点燃 CO2 C + CO2 高温 2CO （1）提供热量
（2）提供CO
造渣原料
金属的冶炼方法
1、还原剂法：较活泼的金属如（Mn、Zn、
Fe、 Cu 、Sn、Pb等）是把它们的矿物跟氢 气或焦炭、 CO等物质一起加热反应，这样的 冶炼方法称为还原剂法
2、电解法：有些金属非常活泼（如：Na、K、
Mg、Al等）很难从其矿物中提取出来。为了
得到它们，需要用电解的方法。例如：从氧
氧化剂
还原剂 _______
有关杂质问题的计算 例1、1000t含杂质20%的赤铁矿石中含 氧化铁的质量是多少？
氧化铁的质量： 1000t× （ 1- 20% ）=800t
纯物质的质量=
不纯物质的质量×物质的质量分数
例2、计算多少吨生铁中含铁的质量分数 为96%，含铁560t？
生铁的质量： 560t÷96%=583.3t
酒精灯？为什么？ 6、尾气中的气体主要是什么？如何处理？

60、人民的幸福是至高无个的法。— —招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
锰系铁合金冶炼工艺
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克

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铁合金的用途
• （1）用作脱氧剂。炼钢过程是用吹氧或加入氧化剂的方法使铁水进行脱碳及去 除磷、硫等有害杂质的过程。这一过程的进行，虽然使生铁炼成钢，但钢液中的 [O]含量增加了。[O]在钢液中一般以[FeO]的形式存在。如果不将残留在钢中多 余的氧去除，就不能浇铸成合格的钢坯，得不到力学性能良好的钢材。为此，需 要添加一些与氧结合力比铁更强，并且其氧化物易于从钢液中排除进入炉渣的元 素，把钢液中的[O]去掉，这个过程叫脱氧。
• 用于脱氧的合金叫脱氧剂。 钢水中各种元素对氧的结合强度，即脱氧能力，从 弱到强的顺序如下：铬、锰、碳、硅、钒、钛、硼、铝、锆、钙。因而，一般炼 钢脱氧常用的是由硅、锰、铝、钙组成的铁合金。
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铁合金的用途
• （2）用作合金剂。合金钢中因其含有不同的合金元素而具有不同的性能。钢中 合金元素的含量是通过加入铁合金的方法来调整的。用于调整钢中合金元素含量 的铁合金叫合金剂。常用的合金剂有硅、锰、铬、钼、钒、钨、钛、钴、镍、硼、 铌、锆等铁合金 。
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铁合金的用途
• 铁合金是钢铁工业和机械铸造行业必不可少的重要原料之一。 • 其主要用途： • 一是作为脱氧剂，消除钢液中过量的氧； • 二是作为合金元素添加剂，改善钢的质量与性能。 • 随着我国钢铁工业持续、快速地发展，钢的品种、质量的不断扩大和提高，对铁
合金产品提出了更高要求，铁合金工业日益成为钢铁工业的相关技术和配套工程。
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铁合金的用途
• （3）用作铸造晶核孕育剂。改善铸铁和铸钢的性能的措施之一是改变铸件的凝 固条件。 为了改变凝固条件，通常在浇注前加入某些铁合金作为晶核，形成晶 粒中心，使形成的石墨变得细小分散，晶粒细化，从而提高铸件的性能。

方法来处理它呢？
实验开始前要现通一 会儿CO，除去试管内 的空气，否则加热可 能会引起爆炸。
实验中观察到的现象： 红棕色固体慢慢变为 黑色，澄清石灰水变 浑浊。
生成物是铁和二氧化碳
证明方法：能被磁铁吸引 的是铁，能使澄清石灰水 变浑浊的是二氧化碳。
3CO + Fe 2O3 高温 2Fe + 3CO2
金属的冶炼方法
• 3、加热法：对于不活泼金属可用
加热法，如：2HgO =△= 2Hg + O2↑
• 除此之外，还有湿法冶金，如：
Fe + CuSO4 ====பைடு நூலகம்Cu + FeSO4
燕雀安知鸿鹄之志哉。 暗自伤心，不如立即行动。 勿以恶小而为之，勿以善小而不为。 天才是由于对事业的热爱感而发展起来的，简直可以说天才。 道德修养能达到的最高价段，是认识到我们应该控制我们的思想。--达尔文 一个人的价值，不体现在与别人相同的东西上，而体现在与别人不同的东西上。 学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹 最好的投资就是投资自己，因为这是你唯一能确定只赚不赔的投资。 你不能左右天气，但你能转变你的心情。 让珊瑚远离惊涛骇浪的侵蚀吗？那无异是将它们的美丽葬送。
• 高炉
么？
• 3、工业上炼铁的 • 用CO将铁从它的化 主要原理是什么？ 合物中还原出来
• 炼 铁 的 主 要 反 应 • C + O2 点燃 CO2
化学方程式： • C + CO2 高温 2CO
• 3CO+ Fe2O3 高温 2Fe + 3CO2
金属的冶炼方法
• 1、还原剂法：通常中等活泼的金属如（Mn、
CO与氧化铁反应

铁合金的用途
铁合金是钢铁工业和机械铸造行业必不可少的 重要原料之一。
其主要用途：
一是作为脱氧剂，消除钢液中过量的氧；
二是作为合金元素添加剂，改善钢的质量与性 能。
随着我国钢铁工业持续、快速地发展，钢的品 种、质量的不断扩大和提高，对铁合金产品提 出了更高要求，铁合金工业日益成为钢铁工业 的相关技术和配套工程。
电炉主要分为还原电炉（矿热炉）和精炼炉两种：
（l）还原电炉（矿热炉）法。还原电炉法是以碳作还原剂还原矿石生产 铁合金的。炉料加入炉内并将电极插埋于炉料中，依靠电弧和电流通过 炉料而产生的电阻电弧热，进行理弧还原冶炼操作。熔化的金属和熔渣 集聚在炉底并通过出铁口定时出铁出渣，生产过程是连续进行的。用此 方法生产的品种主要有硅铁、硅钙合金、工业硅、高碳锰铁、硅锰合金、 高碳铬铁、硅铬合金等。
铁合金的用途
（1）用作脱氧剂。炼钢过程是用吹氧或加入氧化剂的方 法使铁水进行脱碳及去除磷、硫等有害杂质的过程。这一 过程的进行，虽然使生铁炼成钢，但钢液中的[O]含量增加 了。[O]在钢液中一般以[FeO]的形式存在。如果不将残留 在钢中多余的氧去除，就不能浇铸成合格的钢坯，得不到 力学性能良好的钢材。为此，需要添加一些与氧结合力比 铁更强，并且其氧化物易于从钢液中排除进入炉渣的元素， 把钢液中的[O]去掉，这个过程叫脱氧。
铁合金的用途
（3）用作铸造晶核孕育剂。改善铸铁和铸钢 的性能的措施之一是改变铸件的凝固条件。 为 了改变凝固条件，通常在浇注前加入某些铁合 金作为晶核，形成晶粒中心，使形成的石墨变 得细小分散，晶粒细化，从而提高铸件的性能。
（4）用作还原剂。硅合金分别用作生产钼铁、 钒铁等其他铁合金时的还原剂；硅铬合金、锰 硅合金分别用作中低碳锰铁生产的还原剂。

（1）化学成份含铁量不低于97％ （2）应是普通碳素钢销，不得混有合金钢屑，
有色金属屑和生铁屑等 （3）生锈严重的钢屑不得使用 （4）钢销的卷曲长度不大于100mm （5）要纯净，不得混有泥土等杂质
硅铁是在开口式或半封闭式（即矮烟罩）的还原炉 内采用连续作业法进行冶炼的。 硅石、兰炭、铁屑经过精整筛选后，按照一定的配 比进入计量仓，通过皮带机振动筛进入混合料仓，硅石、 兰炭、铁屑均按照工艺配比，不断投入到硅铁炉内凭借 电弧热和电阻热在1800-2200℃的高温反应下生成硅铁。 形成的硅铁液体经过3小时左右，将出铁口烧开流入台 包内，再选择进行二次浇铸、精装、包装。 在冶炼过程中，从炉顶或炉旁加入原材料，三根电 极插在炉料中，要求深而稳，实现埋弧操作，依靠电弧 和电流通过炉与炉料产生的电阻进行加热；混匀的炉料 随料面的下沉而小批量的加入炉内，从炉下方的通过出 铁和出渣口定时出铁放渣。
电炉法是生产铁合金的主要方法，其产量约占全部铁合金产 量的4/5，所使用的主体设备为电炉。 电炉主要分为还原电炉（矿热炉）和精炼炉两种： （l）还原电炉（矿热炉）法。还原电炉法是以碳作还原剂还原 矿石生产铁合金的。炉料加入炉内并将电极插埋于炉料中，依 靠电弧和电流通过炉料而产生的电阻电弧热，进行理弧还原冶 炼操作。熔化的金属和熔渣集聚在炉底并通过出铁口定时出铁 出渣，生产过程是连续进行的。用此方法生产的品种主要有硅 铁、硅钙合金、工业硅、高碳锰铁、硅锰合金、高碳铬铁、硅 铬合金等。 （2）精炼炉（电弧炉）法。精炼炉法是用硅（硅质合金）合金 产品的，依靠电弧热和硅氧反应热进行冶炼。炉料从炉顶或炉 门加入炉内，整个冶炼过程分为引弧、加料、熔化、精炼和出 铁等五道工序，生产是间歇进行的。主要生产品种有：中、低 碳锰铁，中、低、微碳铬铁及钒铁等。

谢谢！
Hale Waihona Puke 36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
锰系铁合金冶炼工艺讲解学习
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿

用磁铁靠近，黑色粉末能被吸引。 至实验失败。
18.09.2020
宣城六中张益胜
11
气球收集
18.09.2020
宣城六中张益胜
12
实验现象
1、红色的固体逐渐变成黑色，且能被磁铁吸引；
2、澄清的石灰水变浑浊。
化学方程式
高温
3CO+ Fe2O3
3CO2 + 2 Fe
CO2+Ca(OH)2===CaCO3 +H2O
分
比
黄铜片（合金）铜锌 铜片（纯铜） 铜 焊锡（合金） 铅锡 锡（纯锡） 锡
黄色
黄铜片＞铜片
（紫）红色
银白色 银白色
焊锡＞锡
通过以上对比实验，可得出什么结论？
（从颜色，硬度方面）？
18.09.2020
宣城六中张益胜
21
【实验8-2】将绿豆大的焊锡、锡和铅放置
在铁片上，加热铁片的中心部分，观察，比较焊 锡和组成它的纯金属锡、铅的熔化温度
宣城六中张益胜
8
炼铁原理：利用氧化还原反应，还
原剂把 矿石中化合态的铁还原出来
有关反应：
点燃
C+O2 → CO2
高温
C+CO2 → 2CO
Fe2O3 + 3CO 高→温2Fe + 3CO2
煅烧
CaCO3 → CaO + CO2↑
高温
CaO + SiO2 → CaSiO3
18.09.2020
宣城六中张益胜
金属的共同物理性质：
大多数金属为银白色 铜（紫红色）金（黄色） 大多数金属为固体 汞（液态）
大多数金属 大多数金属能导电导热 大多数金属熔沸点高