高碳Cr-Fe合金是生产不锈钢的最重要原料之一。目前,高碳Cr-Fe的生产主要是使用价格相对低廉的铬矿粉经过“造球工艺”变成球状矿,然后在矿热炉中采用“三电极法”熔炼系统进行冶炼。高碳Cr-Fe冶炼过程中,造渣是非常重要的工序。渣中组元决定了渣的熔点温度,渣的温度决定了铁水的温度,而铁水温度决定了 Cr、Si、Fe等有益元素被还原的程度。当前,大部分企业实际生产Cr-Fe合金时,若要分析熔融合金的成分,必须在出炉以后取出少量样品,经过一系列的理化分析和检测步骤,最终得到比较准确的成分。这些步骤非常繁琐,需要耗费很多的时间,也需要消耗一定的人力和物力,且此种技术方法的弊端是很难对熔炼过程进行实时调节控制。是否有一种方法,可以实时迅速得到渣的成分和合金液的成分,根据成分对渣的配比、渣温和铁液温度进行调控?本文通过现场测定渣中各成分含量、渣温、铁水温度、铁合金产品中Cr、Si、Fe等元素的含量,详细分析了渣中组分和碱度等对渣温的影响规律,铁水的温度与还原产物含量的关系,建立了渣中组分与渣温的数学关系式,以及铁水温度与还原元素的含量之间的关系式,并且观察了高碳Cr-Fe的金相组织。通过研究发现,当炉渣中SiO2质量分数不高于3 0%时,随着SiO2含量的增加,炉渣的熔融温度提高;Al2O3对炉渣粘度影响较大,随着Al2O3含量增加,渣温降低,当Al2O3含量为23%时,渣温最低。通过3σ原则处理渣温数据,总结CaO、MgO和碱度与渣温之间的数学关系。当铁水温度超过1620℃,随着温度升高,Cr含量呈现先增加后减少的趋势,在1650℃达到最大值63.8%;而Si被还原的质量分数一般不超过4%,在1620～1670℃范围内,随铁水温度升高,Si含量先增加后减少,在1640℃达到最大值3.4%。高碳铬铁的金相组织结构主要为包裹、镶嵌和蚕食结构,物相组成主要由中间碳化物(Cr,Fe)7C3、共晶低碳铁素体组成。中间碳化物(Cr,Fe)7C3呈规则六角杆状,其晶粒粗大、晶型完整,碳从晶粒内部扩散到晶界的位移较大,固相脱碳所需要的能量较大;共晶低碳铁素体呈菊花状,其晶粒细小,晶界多,碳扩散较容易,固相脱碳所需能量相对较小。高碳铬铁的金相组织与其冷却速度有很大关系。高碳铬铁铸块心部最后冷却,共晶低碳铁素体含量较少;在铸块边部,冷却速度较快,高碳铬铁中共晶低碳铁素体明显增多。