碳素鉻鐵

鉻鐵按不同含碳量分為高碳鉻鐵包括裝料級鉻鐵(C≦10%)、中碳鉻鐵（C≦4.0%）、低碳鉻鐵（C≦0.5%）、微碳鉻鐵（C≦0.15%）等。常用的還有硅鉻合金、氮化鉻鐵等。鉻鐵主要用作煉鋼的合金添加劑，過去都在煉鋼的精煉后期加入。冶煉不銹鋼等低碳鋼種，必須使用低、微碳鉻鐵，因而精煉鉻鐵生產(chǎn)一度得到較大規(guī)模的發(fā)展。由于煉鋼工藝的改進，用AOD法（見爐外精煉）等生產(chǎn)不銹鋼等鋼種時，用碳素鉻鐵（主要是裝料級鉻鐵）裝爐，因而只需在后期加低、微碳鉻鐵調(diào)整成分，所以鉻鐵生產(chǎn)重點是煉制碳素鉻鐵。

中、低、微碳鉻鐵一般以硅鉻合金、鉻鐵礦和石灰為原料，用1500～6000千伏安電爐精煉脫硅，采用高堿度爐渣操作(CaO/SiO2為1.6～1.8)。低、微碳鉻鐵還大規(guī)模地采用熱兌法進行生產(chǎn)。生產(chǎn)時用兩臺電爐，一爐冶煉硅鉻合金，一爐熔化由鉻礦和石灰組成的熔渣。精煉反應(yīng)分兩個階段在兩個盛桶內(nèi)進行：①熔渣爐的熔渣注入第一盛桶后，把另一盛桶中已經(jīng)初步脫硅的硅鉻合金兌入，由于熔渣氧化劑過剩量很大，脫硅充分，可獲得含硅低于0.8%、含碳低達 0.02%的微碳鉻鐵。②第一盛桶內(nèi)反應(yīng)后的熔渣(含Cr2O3約15%)移至第二個盛桶后，把硅鉻電爐煉就的硅鉻合金（含硅45%）熱兌入渣內(nèi)，反應(yīng)后得到初步脫硅的硅鉻合金(含硅約25%)，兌入第一盛桶進一步脫硅，熔渣含Cr2O3低于2～3%可拋棄。

吹氧法精煉中、低碳鉻鐵，用液態(tài)碳素鉻鐵做原料，吹煉時向熔池中加入少量石灰、螢石造渣，出鐵前加硅鉻合金或硅鐵以回收渣中的鉻。微碳鉻鐵的吹煉則在一定真空度下才有可能。

真空固態(tài)脫碳法精煉，用磨細的高碳鉻鐵為原料，其中磨細的高碳鉻鐵的一部分經(jīng)氧化焙燒作氧化劑，配加水玻璃或其他粘合劑，壓成團塊，經(jīng)低溫干燥后，在車底式真空爐內(nèi)，于真空度0.5～10毫米汞柱、溫度1300～1400℃下加熱還原35～50小時，可得到含碳低于0.03%甚至低于0.01%的微碳鉻鐵。

鉻

鉻是有光澤的灰色金屬，密度7.2，熔點1857℃，沸點2672℃，有延展性，但含氧、氫、碳和氮等雜質(zhì)時變得硬而脆。鉻的化學性質(zhì)不活潑，常溫下對氧和水汽都是穩(wěn)定的，鉻在高于600℃時開始和氧發(fā)生反應(yīng)，但當表面天生氧化膜以后，反應(yīng)便緩慢，當加熱到1200℃時，氧化膜被破壞，反應(yīng)重新變快。高溫下，鉻與氮、碳、硫發(fā)生反應(yīng)。鉻在常溫下就能和氟作用。鉻能溶于鹽酸、硫酸和高氯酸，遇硝酸后鈍化，不再與酸反應(yīng)。鉻能與鎂、鈦、鎢、鋯、釩、鎳、鉭、釔形成合金。鉻及其合金具有強抗腐蝕能力。

鉻鐵礦

在自然界中已發(fā)現(xiàn)的含鉻礦物約有50余種，分別屬于氧化物類、鉻酸鹽類和硅酸鹽類。此外還有少數(shù)氫氧化物、碘酸鹽、氮化物和硫化物。其中氮化鉻和硫化鉻礦物只見于隕石中。具有產(chǎn)業(yè)價值的鉻礦物都屬于鉻尖晶石類礦物，它們的化學通式為（Mg、Fe2 ）（Cr、Al、Fe3 ）2O4或（Mg、Fe2 ）O（Cr、Al、Fe3 ）2O3，其Cr2O3含量為18%～62%。

常見的鉻礦物有：

(1)鉻鐵礦，化學成分為（Mg、Fe）Cr2O4，介于亞鐵鉻鐵礦（FeCr2O4，含F(xiàn)eO 32.09%、Cr2O3 67.91%）與鎂鉻鐵礦（MgCr2O4，含Mg 20.96%、Cr2O3 79.04%）之間，通常有人將亞鐵鉻鐵礦和鎂鉻鐵礦也都稱為鉻鐵礦。鉻鐵礦為等軸晶系，晶體呈細小的八面體，通常呈粒狀和致密塊狀集合體，顏色為玄色，條痕呈褐色，半金屬光澤，硬度5.5，密度4.2～4.8，具弱磁性。鉻鐵礦是巖漿成因礦物，產(chǎn)于超基性巖中，當含礦巖石遭受風化破壞后，鉻鐵礦常轉(zhuǎn)進砂礦中。鉻鐵礦是煉鉻的最主要的礦物原料，富含鐵的劣質(zhì)礦石可作高級耐火材料。

(2)富鉻類晶石，又稱鉻鐵尖晶石或鋁鉻鐵礦，化學成分為Fe（Cr，Al）2O4，含Cr2O3 32%～38%。

(3)硬鉻尖晶石，化學成分為（Mg、Fe）（Cr、Al）2O4，含Cr2O3 32%～50%。富鉻類晶石和硬鉻尖晶石的形態(tài)、物理性質(zhì)、成因、產(chǎn)狀及用途與鉻鐵礦相同。產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)金屬鉻的方法有鋁還原法、硅還原法、碳還原法和電解法。

鉻鐵礦的用途

鉻是重要的戰(zhàn)略物資之一。具有質(zhì)硬、耐磨、耐高溫、抗腐蝕等特性。其鉻鐵礦的用途有：

（1）在冶金工業(yè)中"_blank" href="/item/鉻鐵礦/2324459" data-lemmaid="2324459">鉻鐵礦主要用來生產(chǎn)鉻鐵合金和金屬鉻。 a鉻鐵合金作為鋼的添加料生產(chǎn)多種高強度、抗腐蝕、耐磨、耐高溫、耐氧化的特種鋼"_blank" href="/item/耐熱鋼/10918936" data-lemmaid="10918936">耐熱鋼、滾珠軸承鋼、彈簧鋼、工具鋼等 b金屬鉻主要用于與鈷、鎳、鎢等元素冶煉特種合金。這些特種鋼和特種合金是航空、宇航、汽車、造船以及國防工業(yè)生產(chǎn)槍炮、導彈、火箭、艦艇等不可缺少的材料。

（2）在耐火材料中"_blank" href="/item/鉻磚/9694322" data-lemmaid="9694322">鉻磚、鉻鎂磚和其他特殊耐火材料。

（3）在化學工業(yè)主要用來生產(chǎn)重鉻酸鈉"_blank" href="/item/鉻鐵礦/2324459" data-lemmaid="2324459">鉻鐵礦在冶金工業(yè)的用途介紹鉻鐵和鉻鹽的用途和冶煉工藝

鉻是重要的戰(zhàn)略物資之一，由于它具有質(zhì)硬、耐磨、耐高溫、抗腐蝕等特性，在冶金產(chǎn)業(yè)、耐火材料和化學產(chǎn)業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

中華人民共和國國家標準

基本信息

標準號 StandardNo： GB/T 5683-2008

中文標準名稱 StandardTitle in Chinese： 鉻鐵

英文標準名稱： Ferrochromium

發(fā)布日期 IssuanceDate： 2008-8-5

實施日期 ExecuteDate： 2009-4-1

首次發(fā)布日期 FirstIssuance Date： 1985-12-4

標準狀態(tài) StandardState： 現(xiàn)行

復審確認日期 ReviewAffirmance Date：

計劃編號 Plan No： 20060930-T-605

代替國標號 ReplacedStandard： GB/T 5683-1987，GB/T 5684-1987

被代替國標號 ReplacedStandard:

廢止時間 RevocatoryDate：

采用國際標準號 AdoptedInternational Standard No： ISO 5448:1981

采標名稱 AdoptedInternational Standard Name： 鉻鐵 規(guī)格和交貨條件

采用程度 ApplicationDegree： MOD

采用國際標準 AdoptedInternational Standard： ISO

國際標準分類號(ICS)： 77.100.

中國標準分類號(CCS)： H42

標準類別 StandardSort： 產(chǎn)品

標準頁碼 Number ofPages:

標準價格(元) Price(￥)：

主管部門 Governor： 中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會

歸口單位 TechnicalCommittees： 全國鋼標準化技術(shù)委員會

起草單位 DraftingCommittee： 中鋼集團吉林鐵合金股份有限公司、冶金工業(yè)信息標準研究院

范圍

本標準規(guī)定了鉻鐵的技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則以及包裝、儲運、標志和質(zhì)量證明書。

本標準適用于煉鋼或鑄造作為合金加入劑的鉻鐵，其中包括微碳鉻鐵、低碳鉻鐵、中碳鉻鐵、高碳鉻鐵和真空法微碳鉻鐵。

規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標準，然而，鼓勵根據(jù)本標準達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標準。

GB/T3650　鐵合金驗收、包裝、儲運、標志和質(zhì)量證明書的一般規(guī)定

GB/T4010　鐵合金化學分析用試樣的采取和制備（GB/T4010—1994，neqISO4552：1987）

GB/T4699．2　鉻鐵與硅鉻合金　鉻含量的測定　過硫酸銨氧化滴定法和電位滴定法

（GB/T4699．2—2008，ISO4140：1979，MOD）

GB/T4699．3　鉻鐵、硅鉻合金和氮化鉻鐵　磷含量的測定　鉍磷鉬藍分光光度法和鉬藍分光光度法

……

以鉻和鐵為主要成分的鐵合金。是鋼鐵工業(yè)用的主要合金劑之一，除了主成分鉻與鐵外還含有碳、硅、硫、磷等雜質(zhì)。鉻鐵含鉻55%～75%，按含碳量分為高碳(4%～10%C)、中碳(0.5%～4%C)、低碳(>0.15%～0.5%C)和微碳(≤0.15%C)鉻鐵。高碳鉻鐵又稱碳素鉻鐵，中、低、微碳鉻鐵又稱精煉鉻鐵。一種用低鉻鐵比的鉻礦生產(chǎn)的高碳鉻鐵，含Cr 50%～55%稱為爐料級鉻鐵，還有含N2%～10%的含氮鉻鐵作為氮合金劑使用，又稱氮化鉻鐵。

1821年貝爾蒂爾(P.Berthier)在坩堝內(nèi)加熱木炭、氧化鉻與氧化鐵的混合物生產(chǎn)鉻鐵。這種方法一直使用到1857年弗雷邁(E.C.Fremy)用塔斯馬尼亞(Tasmania)鐵鉻礦，在高爐內(nèi)冶煉，得到含7%～8% Cr的塔斯馬尼亞生鐵。1870～1880年間，高爐生產(chǎn)的鉻鐵含30%～40%Cr，10%～20%C。穆瓦桑(H.Moissan)對電爐冶煉鐵合金做了許多工作，并于1893年發(fā)表了在電爐內(nèi)還原鉻礦生產(chǎn)含67%～71%Cr，4%～6%C高碳鉻鐵的報道。用電爐取代高爐冶煉高碳鉻鐵是一個重大進步。1886年奧德斯杰納(E.G.Odelstjerna)描述了瑞典用電爐生產(chǎn)含70%Cr高碳鉻鐵的情況。

貝克特(F.M.Becket)及其合作者從1906年至1940年間，開展硅還原鉻礦生產(chǎn)低碳鉻鐵的工藝。在500kW單相雙電極電爐(爐產(chǎn)量400kg)至12000kW三相電爐(爐產(chǎn)量10t)內(nèi)試驗和生產(chǎn)，以滿足生產(chǎn)不銹鋼的需要。1920年左右瑞典特樂爾赫坦鐵合金廠制訂了三步法生產(chǎn)低碳鉻鐵工藝。即電硅熱法，亦稱瑞典法。1939年波倫(R.Perrin)獲得了用液態(tài)硅鉻鐵合金與鉻礦—石灰熔體反應(yīng)，生產(chǎn)低碳鉻鐵專利。通稱波倫法，也稱熱兌法。這一方法經(jīng)過不斷改進，已成為生產(chǎn)低碳鉻鐵的主要方法。1949年埃拉斯姆斯(H.Erasmus)取得了真空固態(tài)脫碳法生產(chǎn)C 0.01%的低碳鉻鐵的專利。在美國聯(lián)合碳化物公司馬里塔(Ma-rietta)廠生產(chǎn)名為辛普雷克斯低碳(低硫)鉻鐵(Sim-plex Ferrochrome)。

用還原電爐冶煉，采用焦炭作還原劑，硅石或鋁土礦作熔劑。爐渣成分一般為SiO227～33%，MgO30～34%， Al2O326～30%，Cr2O3<9.0%。由于形成碳化鉻，產(chǎn)品含碳4～9%?，F(xiàn)代冶煉鉻鐵的還原電爐容量為10000～48000千伏安，一般采用封閉固定式，冶煉電耗3000～4000千瓦·時/噸。冶煉硅鉻合金的電爐與鉻鐵還原電爐相似，冶煉方法有一步法和二步法兩種。一步法用鉻鐵礦、硅石、焦炭配加熔劑冶煉。二步法采用碳素鉻鐵、硅石、焦炭作原料進行無渣法冶煉，冶煉過程大體與硅鐵生產(chǎn)相仿。冶煉電耗每噸3000～4000千瓦·時左右。

鉻加入鋼中能顯著改善鋼的抗氧化性，增加鋼的抗腐蝕能力。在許多具有特殊物理化學性能的鋼中都含有鉻。鋼中的鉻是用鉻鐵添加的。高碳鉻鐵用作滾珠鋼(0.5%～1.45%Cr)、工具鋼、模具鋼(5%～12%Cr)和高速鋼(3.8%～4.4%Cr)的合金劑，可提高鋼的淬透性，增加鋼的耐磨性和硬度。鑄鐵中加入鉻可提高硬度，改善耐磨性，含鉻0.5%～1.0%便可改善其機械性能。高碳鉻鐵和爐料級鉻鐵大量用作冶煉不銹鋼(AOD或VOD法)的爐料，降低生產(chǎn)成本。中、低碳鉻鐵用于生產(chǎn)中、低碳結(jié)構(gòu)鋼、滲碳鋼，制造齒輪、高壓鼓風機葉片、閥板等。微碳鉻鐵用于生產(chǎn)不銹鋼、耐酸鋼、耐熱鋼和電熱合金等。

鉻在地殼中的豐度為0.035%，但生成的鉻礦石含鉻高。地球上近南北向褶皺帶中的鉻鐵礦資源量，占世界總量的95%以上，其中縱貫非洲東部的前寒武紀褶皺帶的鉻資源量，占世界總量的94%。烏拉爾華力西褶皺帶占2%左右，阿爾卑斯褶皺帶約占世界總量的2%。中國鉻礦成礦地質(zhì)條件不理想，尚未在寒武紀地質(zhì)區(qū)中發(fā)現(xiàn)南北向鉻鐵礦帶。西藏—云南的鉻鐵礦床屬阿爾卑斯期褶皺帶;新疆—甘肅、青?！獌?nèi)蒙古的鉻鐵礦床在海西期近東西向的褶皺帶中;它們都不具備生成特大礦床的條件。具有工業(yè)價值的主要含鉻礦物是鉻尖晶石，常被誤稱為鉻鐵礦。最有用的鉻尖晶石礦物有3種：鎂鉻鐵礦(Mg，F(xiàn)e)Cr₂O₄、硬鉻尖晶石(Mg，F(xiàn)e)(Cr，Al)₂O₄和鋁鉻鐵礦Fe(Cr，Al)₂O₄。

鉻礦最大的使用者為鐵合金工業(yè)，約占鉻礦石總產(chǎn)量的80%左右。在鉻礦市場上稱冶金級鉻礦。優(yōu)質(zhì)冶金級鉻礦要求Cr₂O₃>48%，S<0.1%，P<0.1%，Cr₂O₃：FeO>3，用以生產(chǎn)含Cr>70%的鉻鐵。由于富鉻礦日益減少，鉻鐵比低的礦石相對增多。它們只能用來冶煉爐料級鉻鐵。

以鉻和鐵為主要成分的鐵合金。是鋼鐵工業(yè)用的主要合金劑之一，除了主成分鉻與鐵外還含有碳、硅、硫、磷等雜質(zhì)。鉻鐵含鉻55%~75%，按含碳量分為高碳(4%~10%)、中碳(0.5%~4%)、低碳(>0.15%~0.5%)和微碳(≤0.15%C)鉻鐵。高碳鉻鐵又稱碳素鉻鐵，中、低、微碳鉻鐵又稱精煉鉻鐵。一種用低鉻鐵比的鉻礦生產(chǎn)的高碳鉻鐵，含Cr50~55%稱為爐料級鉻鐵，還有含N₂%~10%的含氮鉻鐵作為氮合金劑使用，又稱氮化鉻鐵 。

精煉鉻鐵是鉻鐵的一種提煉方法。鉻鐵是指鉻和鐵組成的鐵合金，是煉鋼的重要合金添加劑。冶煉鉻鐵用的鉻鐵礦一般要求含Cr₂O₃40~50%，鉻與鐵比值大于 2.8。大量生產(chǎn)的含鉻50%的“裝料級鉻鐵”，用含Cr₂O₃和鉻與鐵比值較低 的礦石。

鉻加入鋼中能顯著改善鋼的抗氧化性，增加鋼的抗腐蝕能力。在許多具有特殊物理化學性能的鋼中都含有鉻。鋼中的鉻是用鉻鐵添加的。高碳鉻鐵用作滾珠鋼、工具鋼、模具鋼和高速鋼的合金劑，可提高鋼的淬透性。增加鋼的耐磨性和硬度。鑄鐵中加入鉻可提高硬度，改善耐磨性，含鉻0.5%~1.0%便可改善其機械性能。高碳鉻鐵和爐料級鉻鐵大量用作冶煉不銹鋼(AOD或VOD法)的爐料，降低生產(chǎn)成本。中、低碳鉻鐵用于生產(chǎn)中、低碳結(jié)構(gòu)鋼、滲碳鋼，制造齒輪、高壓鼓風機葉片、閥板等。微碳鉻鐵用于生產(chǎn)不銹鋼、耐酸鋼、耐熱鋼和電熱合金等 。