发热铁合金

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，其主要用途是作为脱氧剂，消除钢液中过量的氧；二是作为合金元采添加剂，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。

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，这个过程称作脱氧。用于脱氧的合金称作脱氧剂。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。

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称作合金剂。常用的合金剂有硅、锰、铬、钼、钒、钨、钛、钴、镍、硼、铌、锆等铁合金。

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。

发热铁合金的生产流程如图1：

还原剂以硅铁粉为主，有时也用铝粉。氧化剂则为氧化能力强且不影响发热铁合金成分的化学药剂，如硝酸钠、硝酸钾或氯酸钾。生产发热铬铁可用铬酸酐、铬酸钙或将铬铁粉氧化作氧化剂。生产发热锰铁可用锰矿或二氧化锰作氧化剂。溶剂用石灰、萤石、冰晶石等。为了增加压块或造球的机械强度，用水玻璃、脱水沥青、热塑性树脂、野生植物淀粉、造纸废液或糖浆等做黏结剂。在压力机或造球机上成型后，在180～250℃温度下干燥脱水，再包装、出厂。也可将混合料加热至黏结剂的熔点，使产生热黏结，然后在振动成型台上振动成型。冷却后包装出厂，发热铁合金的着火点较低。在生产、储存和运输过程中，要采取适当的安全措施。

铁合金经磨细后与发热剂组成混合料，这种混合料即谓之发热铁合金。它制成压块、球丸等形式应用，与钢液相互作用时具有很大的放热效应。发热铁合金能成功地用于炼制合金钢的基本条件乃是由于它燃烧后可以获得流动性较好的炉渣成分。如果生成的炉渣具有足够的流动性，则金属甚至在压块燃点低于铁合金熔点的情况下，也能迅速地熔化。

采用发热铁合金对钢液进行合金化（在钢包里或加于金属流中）与使用普通铁合金相比，具有一系列优越性：合金化元素的烧损量大为减少，可保证合金化元素均匀分布于整个金属内，提高炼钢炉的生产率，降低金属成本，扩大了在转炉里熔炼合金钢以及铸铁加合金化元素的可能性。实践表明，还可用生成的炉渣精炼金属。

发热铁合金与钢液接触时，发热剂反应后放出热量，获得流动性好的炉渣，并加速铁合金粉的熔化。使合金元素烧损量减少，提高合金元素的回收率。并在钢中分布均匀，使钢水成分均匀。提高钢的质量和生产率。降低了钢的生产成本。使用发热铁合金进行合金化，不会降低或能稍微提高钢水和铁水温度，使在电炉内冶炼的合金钢种也可以在转炉内冶炼。炼钢用普通铁合金时，元素回收率为：Cr90%、Mn75%；而使用发热铁合金时，在相同条件下元素回收率为：Cr95%、Mn90%～92%、Nb>90%、W90%～95%。因而在经济上是有利的。使用硝酸钠或硝酸钾做氧化剂制成的发热铁合金时，钢中氮含量平均增高0.002%～0.005%。因此冶炼含氮量低的合金钢时，不能用硝酸盐作氧化剂。铸铁生产使用发热铁合金，可以提高铸铁液的温度，因而可生产合金铸铁，孕育铸铁和球墨铸铁。

制作铁合金压块，是合理使用铁合金在破碎、分级过程中所产生的碎屑和粉末，以及粉末冶金制粉、难熔金属材料加工产生的废料的有效利用方法。对易粉化的铁合金与添加剂，也可以制成压块使用。炼钢时使用铁合金压块，可以加速铁合金在钢液中的溶解速度，减少铁合金碎屑在炼钢炉渣中的损失，消除大块铁合金对钢液的局部冷冻现象。

制造铁合金压块的工艺过程，包括原料准备、压制成型、干燥和包装 。