为了保持电极合理深插、炉况稳定,必须控制好炉膛电阻。炉膛电阻受炉料组成、还原用炭的种类及其粒度和数量、炉渣的化学成分、炉膛尺寸和电极间距、炉内温度分布等因素的影响。
用作还原剂的焦炭同时是炉料中传导电能并对炉膛电阻起主要影响的因素。焦炭颗粒较细有利于在炉料中均匀分布而且具有较高的电阻率。电阻率较高的焦炭,例如低温焦、煤气焦,或配加煤、木炭、木片,可以提高炉膛电阻,有利于电极深插(见铁合金电炉)。
湿法冶金处理 在铁合金生产中对合金元素含量低的矿石,一般采用湿法冶金处理进行富集,为还原冶炼提供纯度较高的半成品。为电解生产制备合格的溶液也属于湿法冶金范畴。湿法处理的工艺过程一般包括:原料处理、浸取、液固分离和净化、金属提取等工序。采用湿法冶金处理的铁合金主要有钒铁、铌铁、金属铬、金属锰等。
铁合金的生产方法很多,其中大部分铁合金产品是采用火法冶金生产的。根据使用的冶炼设备、操作方法和热量来源,主要分为以下几种:
按生产设备分类
根据生产设备可分为高炉法、电炉法、炉外法、转炉法及真空电阻炉法。
(1)电炉法。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80%。
(2)高炉法。高炉法所使用的主体设备为高炉。高炉法是早采用的铁合金生产方法。高炉法生产铁合金,具有劳动生产率高、成本低等优点。但鉴于高炉炉缸温度的局限性,以及高炉冶炼条件下金属被碳充分饱和,因此高炉法一般只用于生产易还原元素铁合金和低品位铁合金。
(3)炉外法(金属热法)。炉外法是用硅、铝或铝镁合金作还原剂,依靠还原反应产生的化学热进行冶炼,所使用的主体设备为筒式熔炉。使用的原料有精矿、还原剂、熔剂、发热剂以及钢屑、铁矿石等。
(4)氧气转炉法。氧气转炉法使用的主体设备为转炉,按其供氧方式,有顶、底、侧吹和顶底复合吹炼法。使用的原料是液态高碳铁合金、纯氧、冷却剂及造渣材料等,将液态高碳铁合金兑入转炉,高压氧气经氧枪通入炉内吹炼,依靠氧化反应放出的热量脱碳,生产间歇进行。
(5)真空电阻炉法。生产含碳量极低的微碳铬铁、氮化铬铁、氮化锰铁等产品时采用真空电阻炉法,其主体设备为真空电阻炉。
合金钢的主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土等。
其中钒、钛、铌、锆等在钢中是强碳化物形成元素,只要有足够的碳,在适当条件下,就能形成各自的碳化物,当缺碳或在高温条件下,则以原子状态进入固溶体中;锰、铬、钨、钼为碳化物形成元素,其中一部分以原子状态进入固溶体中,另一部分形成置换式合金渗碳体;铝、铜、镍、钴、硅等是不形成碳化物元素,一般以原子状态存在于固溶体中。