低碳錳鐵簡介

低碳錳鐵主要是由錳、鐵兩種元素組成的合金，錳鐵是煉鋼生產(chǎn)中用得最多的一種脫氧劑和合金化材料。它以錳礦石為原料，在高爐和電爐里熔煉制成的。錳的密度7.43克每立方厘米，熔點1245℃，沸點2150℃。錳和氧有很大的親和力，能與氧生成穩(wěn)定的氧化錳。此外，錳鐵作為合金元素添加劑，能增強鋼的硬度、延展性、韌性和抗磨能力。它廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、不銹耐熱鋼、耐磨鋼等合金鋼中。錳還有脫硫和減少硫的有害影響作用。中低碳錳鐵可分為含碳量小于0.7%的低碳錳鐵和含碳量0.7%-2.0%的中碳錳鐵。

錳鐵根據(jù)其含碳量的不同，分為3類：

低碳類：碳不大于0.7%；

中碳類：碳不大于0.7%~2.0%；

高碳類：碳不大于2.0%~8.0%。

做配料計算，一般按下列程序及要求進行：

(1)原料及產(chǎn)品規(guī)格：①確定中、低碳錳鐵生產(chǎn)牌號及成分；②原料成分，包括入爐硅 錳合金、錳礦、石灰等項原料。

(2)參數(shù)選擇：①元素分配系數(shù)的確定，包括入合金、入爐渣及揮發(fā)損失；②硅錳合金中硅的利用率，包括被空氣或高價氧化物分解氧所氧化的量、進入合金的量、還原反應(yīng)的量；③爐渣堿度選擇及確定。

(3)計算：以100kg錳礦為基礎(chǔ)，錳的高價氧化物受熱分解為Mn₃O₄并被硅還原。同樣，F(xiàn)e₂O₃被硅還原。①錳礦搭配的比例及混合錳礦的成分；②需硅錳合金量的計算;③需石灰量計算；④料批組成(kg)，由以上計算得出料批中錳礦、 硅錳合金、石灰的數(shù)量；⑤合金重量及成分計算；⑥爐渣重量及成分計算。

電硅熱法冶煉中、低碳錳鐵的實質(zhì)是脫硅。為使脫硅反應(yīng)順利進行，冶煉中需向爐內(nèi)加入強堿性氧化物CaO。CaO的加入使?fàn)t渣堿度增加了。隨著堿度的增加，渣中MnO的活度也增加。隨著堿度的增加，使脫硅反應(yīng)在新的條件下繼續(xù)進行，渣中MnO和合金中的硅進一步下 降。顯然，爐渣堿度的高低與脫硅能力和去除雜質(zhì)能力大小密切相關(guān)。堿度的高低，除根據(jù)化驗分析外，從爐況表現(xiàn)和爐渣形態(tài)也可鑒別。堿度過高，電弧長響聲大，化料速度慢，爐墻掛渣多，爐口棕色煙氣濃，渣稠，渣鐵難分離，冷卻后爐渣易粉化;堿度過低，電極不露弧，響聲小，化料速度快，渣稀，流動性好，爐 襯侵蝕嚴(yán)重，渣鐵易分離，冷卻后爐渣基本不粉化。通常情況下，堿度 CaO MgO/SiO₂控制在1.2~1.4范圍內(nèi)。冶煉不同牌號的合金，堿度控制范圍也 不同，如FeMn80C0.4控制CaO/SiO₂在1.3以上，F(xiàn)eMn80C1.0控制CaO/SiO₂在1.2~1.3，F(xiàn)eMn80C1. 5控制CaO/SiO₂在1.1~1.2等。

電硅熱法冶煉低碳錳鐵是將錳礦、硅錳合金和石灰加入電爐中， 主要靠電熱使?fàn)t料熔化，并對硅錳合金進行精煉脫硅而得到低碳錳鐵，又稱作“脫硅法生產(chǎn)低碳錳鐵”。由于加入爐料狀態(tài)不同，分為熱裝法和冷裝法。其原料為錳礦、硅錳合金和白灰。要求入爐錳礦中的錳≥45.0%、Mn/Fe≥ 7.0、P/Mn≤0.0015%。要求硅錳合金中的Mn≥66%、Si≥17%、C≤1.3%、P ≤0.23%要求入爐白灰CaO≥85%、P≤0.02%、SiO₂≤2.5%，采用 GB3795—87冶煉中低碳錳鐵。標(biāo)準(zhǔn)對成分要求為：Mn≥75.0%、C≤2.0%、 Si≤2.5%、P≤0.40%、S≤0.03%。而生產(chǎn)廠家實際控制中低碳錳鐵成分 為：Mn 80%左右、Si 1%左右、P 0.18%左右、S <0.03%。爐渣堿度CaO/SiO₂控制1~1.2。爐渣中含錳較高，一般需貧化處理或作為生產(chǎn)硅錳合金調(diào)整爐渣堿度的原料。爐渣成分為：SiO₂29%左右、CaO 31%左右、MgO 3%左右、 FeO<1%左右、Al₂O₃3%左右、MnO 30%左右。生產(chǎn)1t中低碳錳鐵大約消耗錳礦1100 kg、錳硅合金1200kg、白灰600 kg。產(chǎn)富渣1300kg。單位電耗500 kWh/t。電爐爐襯采用鎂磚砌筑。冶煉終點的判定是根據(jù)合金試樣的外部特征。當(dāng)合金硅控制合適時，液體試樣較粘稠、流動性不好、表面皺紋較多、斷口較暗、晶粒細(xì)、易打碎。當(dāng)合金硅高時，試樣表面光滑，冷凝后表面黑皮全部剝落，斷口有光澤、晶粒粗、不易打碎。需補加錳礦和石灰處理合金。當(dāng)合金硅低 時，表面皺紋多。斷口暗、晶粒細(xì)、易打碎。爐內(nèi)需補加錳硅合金。

搖包法以搖包(或稱搖爐)為冶煉設(shè)備的鐵合金生產(chǎn)方法。首先將錳礦、石灰及熔劑混合均勻，投入搖包中，并將爐料預(yù)熱至650℃ 以上，然后兌入液態(tài)硅錳合金進行冶煉。在此過程中，搖包按選定的最佳轉(zhuǎn)速進行轉(zhuǎn)動，爐料熔化及液態(tài)金屬之脫硅過程(或爐料中錳氧化物的還原過程) 是借助于爐料的顯熱和硅氧化反應(yīng)放熱而實現(xiàn)的，直至反應(yīng)終了。使用搖包是為了使熔體在反應(yīng)過程中得到充分?jǐn)嚢?，并使反?yīng)界面不斷更新，從而改善反應(yīng)動力學(xué)條件，加快反應(yīng)進行速度。其錳礦、石灰和熔劑的加熱可預(yù)先在豎爐 或回轉(zhuǎn)窯中進行，也可在搖爐中預(yù)先加熱。此法沒有局部高溫區(qū)，Mn的揮發(fā) 損失少。不用電爐，沒有電極增碳現(xiàn)象。采用此方法冶煉中、低碳錳鐵的關(guān)鍵問 題是，選擇合適品位的錳礦、爐料粒度、爐料預(yù)熱溫度、搖包轉(zhuǎn)速，控制好熱對液態(tài)硅錳合金的數(shù)量和搖包冶煉持續(xù)進行的時間。與電硅熱法冶煉相比，因冶煉過程在反應(yīng)自熱條件下進行，可大大降低單位產(chǎn)品電能消耗。