第一節(jié) 產品定義、性能及應用特點
鉻具有親氧性和親鐵性,以親氧性較強,只有在還原和硫的逸度較高的情況下才顯示親硫性。在內生作用條件下鉻一般呈三價。六次酸位的Cr3+和Al3+Fe3+的離子半徑相接近,故它們之間可以呈廣泛的類質同象。此外,可與鉻類質同象代替的元素還有Mn、Mg、Ni、Co、Zn等,所以在鎂鐵硅酸鹽礦物和副礦物中有鉻的廣泛分布。在表生帶強烈氧化條件下(堿性介質),Cr3+氧化成Cr6+形式的鉻酸根離子,使不活動的鉻離子變成易溶的鉻陰離子發(fā)生遷移。遇極化性很強的離子(如Cu、Pb等),則形成難溶的鉻酸性礦物。
在自然界中目前已發(fā)現的含鉻礦物約有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。
具有工業(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%。
有工業(yè)價值的鉻礦物,其Cr2O3含量一般都在30%以上,其中常見的是:
1.鉻鐵礦
化學成分為(Mg、Fe)Cr2O4,介于亞鐵鉻鐵礦(FeCr2O4,含FeO32.09%、Cr2O367.91)與鎂鉻鐵礦(MgCr2O4,含MgO20.96%、Cr2O379.04%)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,顏色黑色,條痕褐色,半金屬光澤,硬度5.5,比重4.2~4.8,具弱磁性。鉻鐵礦是巖漿成因礦物,產于超基性巖中,當含礦巖石遭受風化破壞后,鉻鐵礦常轉入砂礦中。鉻鐵礦是煉鉻的最主要的礦物原料,富含鐵的劣質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?;瘜W成分為Fe(Cr,Al)2O4,含Cr2O332%~38%。其形態(tài)、物理性質、成因、產狀及用途與鉻鐵礦相同。
3.硬鉻尖晶石
化學成分為(Mg、Fe)(Cr、Al)2O4,含Cr2O332%~50%。其形態(tài)、物理性質、成因、產狀及用途也與鉻鐵礦相同。
在冶金工業(yè)上,鉻鐵礦主要用來生產鉻鐵合金和金屬鉻。鉻鐵合金作為鋼的添加料生產多種高強度、抗腐蝕、耐磨、耐高溫、耐氧化的特種鋼,如不銹鋼、耐酸鋼、耐熱鋼、滾珠軸承鋼、彈簧鋼、工具鋼等。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)生產槍炮、導彈、火箭、艦艇等不可缺少的材料。
在耐火材料上,鉻鐵礦用來制造鉻磚、鉻鎂磚和其他特殊耐火材料。
鉻鐵礦在化學工業(yè)上主要用來生產重鉻酸鈉,進而制取其他鉻化合物,用于顏料、紡織、電鍍、制革等工業(yè),還可制作催化劑和觸媒劑等。
鉻鐵礦是我國的短缺礦種,儲量少,產量低,每年消費量的80%以上依靠進口。
第二節(jié) 發(fā)展歷程
不銹鋼是指含鉻大于12%的鋼種。不銹鋼自1912年發(fā)明以來取得迅猛發(fā)展,至今全球仍以每年3—5%的速度遞增。全世界不銹鋼的消費總量達3500萬。我國正處于不銹鋼生產和消費應用的高速增長期,已廣泛應用于石油、化工、輕工、食品、釀酒、制藥、家電、水電、機械、建筑、市政和各種民用器具中。1990年我國不銹鋼消費量為26萬噸,1999年為153萬噸,2000年為173萬噸,2001年為225萬噸,2004年不銹鋼消費量達到447萬噸左右,居全世界第一位,2006年不銹鋼消費量達到600萬噸以上,其中鉻鎳奧氏體不銹鋼的消費量占不銹鋼總消費量的75%—80%。
我國從五十年代開始研制和生產不銹鋼焊條,1997年我國不銹鋼焊條的總產量為7000多噸。近年來我國不銹鋼的消費量快速增長,2004年國產不銹鋼焊條已超過35000噸,預計2006年國產不銹鋼焊條將達50000噸左右。
自五十年代開始研制的不銹鋼焊條,主要是沿襲原蘇聯的鈦鈣渣系及原料體系,它具有成本低壓涂,抗氣孔好,機械性能好等優(yōu)點,但與歐洲名牌同類不銹鋼焊條相比焊條發(fā)紅嚴重、飛濺大脫渣及成形差、焊接效率低、浪費大、因此自七十年代中期到八十年代前期,針對國內進口的瑞典AVESTA公司綠P5焊條國內一些科研院校與焊條生產企業(yè)共同合作,就不銹鋼焊條藥皮發(fā)紅脫落原因及解決途徑進行了 研究 ,如哈焊所與天津電焊條廠、甘肅工大與蘭洲長虹電焊條下、太原工學院與山西機床等。
到八十年代,人們一方面認為他們的 研究 工作很有意義,獲得很多進展;另一方面經對這幾家研制的焊條實際測試后,也認為仍與國外產品存在明顯差距,但從那時起,國內這方面的 研究 工作就處于踏步不前的狀況,從80年代前期到九十年代前期的十年間因內尚無有份量的不銹鋼焊條 研究 文獻。從九十年代初期開始,國內不銹鋼焊條 研究 漸趨活躍。先是太原工大王寶、孫咸等人在前期工作的基礎上 研究 了不銹鋼焊條工藝設計的基本原則和途徑,在不銹鋼焊條設計理論上取得了重要突破,并因此獲得2000年國家科技進步二等獎;后是冶金部建筑 研究 總院唐伯鋼在九十年代中期消化吸收國外的先進技術,成功完成國產不銹鋼新型焊條的系列化改進提高,并成功興辦北京金威焊材有限公司,做到理論與實踐的完美結合,自1994年始生產至今,其不銹鋼焊條生產已達年產3000噸以上。
九十年代后期到21世紀初期,國內不銹鋼焊條 研究 如雨后春筍般集中開展,雖就其水平本身未超過上述兩家現有水平,但對于活躍學術氣氛,加強學習交流仍有益處。
國外不銹鋼的工業(yè)化生產始于二十年代初期,隨后出現相應的不銹鋼焊條,成熟的不銹鋼焊條產品出現于1965年左右,以歐洲國家為代表,尤其是西歐的瑞典,人口僅800萬左右,且集中產生了ESAB、AVESTA和SANDVIK等世界級的不銹鋼焊材企業(yè),其中AVESTA的野牛牌不銹鋼焊條更是世界不銹鋼焊條的典范。日本、臺灣及有南亞國家的不銹鋼焊條其技術根基在歐洲。
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