硅錳合金

冶煉硅錳合金時(shí)，硅和錳是從熔融態(tài)的硅酸錳中還原出來。MnO易被還原，而SiO₂難被還原。為使SiO₂能得到充分還原以保證合金成分，從控制爐渣成分角度來考慮，應(yīng)選擇低堿度爐渣為宜，且堿度愈低愈好。但當(dāng)堿度低于0.5時(shí)爐渣粘度較大，難以從爐內(nèi)排出;且由于導(dǎo)電性差 而影響電功率在爐膛載體內(nèi)的均勻分布，難以得到廣闊的高溫區(qū)。結(jié)果會(huì)使 SiO₂不能充分還原，還會(huì)導(dǎo)致爐況惡化。影響爐渣堿度的重要因素是SiO₂的 還原率。提高爐渣的堿度的途徑就是提高SiO₂的還原率來實(shí)現(xiàn)，不能依靠添 加CaO或MgO來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)镃aO和MgO的增加限制了SiO₂的還原，降低 了Mn的回收率。通常情況下，控制爐渣堿度CaO/SiO₂=0.5~0.7、CaO MgO/SiO₂= 0.6~0.8較適宜，此時(shí)渣中SiO₂含量在38~42%、MnO含量在10%左右。

做配料計(jì)算，一般按下列程序及要求進(jìn)行。(1)原料 及產(chǎn)品規(guī)格：①確定硅錳合金生產(chǎn)牌號(hào)及成分;②確定原料及成分，包括入爐 錳礦、焦炭、硅石、熔劑等項(xiàng)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爐渣堿度選擇;③焦炭損失系數(shù)，包括爐口燒損 和出鐵口挑碳，一般按12%計(jì)。(3)以100 kg錳礦為基礎(chǔ)計(jì)算：①錳礦搭配比 例計(jì)算，經(jīng)計(jì)算得出入爐混合錳礦的搭配比及混合錳礦成分;②需碳量計(jì)算; ③硅石量的計(jì)算;④補(bǔ)加熔劑量的計(jì)算;⑤料批組成(kg)，由以上計(jì)算得出料 批中錳礦、焦炭、硅石、熔劑等項(xiàng)原料的數(shù)量;⑥合金重量及成分計(jì)算;⑦爐渣 重量及成分計(jì)算。

錳和硅是碳鋼中所用的主要合金元素。錳是煉鋼過程中最主要的脫氧劑之一，幾乎所有的鋼種都需要用錳來脫氧。因?yàn)橛缅i來脫氧時(shí)所生成的氧產(chǎn)物熔點(diǎn)較低，易于上?。诲i還能增大硅和鋁等強(qiáng)脫氧劑的脫氧效果。所有的工業(yè)鋼都需加入少量的錳作為脫硫劑，使鋼能進(jìn)行熱軋、鍛造及其它工藝而不致斷裂，錳還是各鋼種中最重要的合金元素，在合金鋼中也會(huì)添加15%以上的錳以增加鋼的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。硅是生鐵和碳鋼中僅次于錳的最重要的合金元素。在鋼生產(chǎn)中，硅主要用作熔融金屬的脫氧劑，或作為合金添加劑使鋼增加強(qiáng)度和改善其性能。硅還是一種有效的石墨化介質(zhì)，它能使鑄鐵中的碳變成游離的石墨碳 。加入標(biāo)準(zhǔn)灰口鑄鐵和球墨鑄鐵中的硅可達(dá)4%。而大量的錳和硅都是以鐵合金的形式添加到鋼液中的：錳鐵、硅錳和硅鐵。

生產(chǎn)錳硅合金的原料有錳礦、富錳渣、硅石、焦炭、白云石（或石灰石）、螢石。生產(chǎn)錳硅合金可使用一種錳礦或幾種錳礦（包括富錳渣）的混合礦。由于錳硅合金要求鐵、磷含量比高碳錳鐵低，故要求冶煉錳硅合金的錳礦有更高的錳鐵比和錳磷比。所用的錳礦含錳越高，各項(xiàng)指標(biāo)越好。

電爐冶煉硅錳合金與冶煉碳素錳鐵一樣，爐料中的 Fe和P先被還原，Mn的高價(jià)氧化物在上層分解或被CO還原成低價(jià)氧化物 MnO，低價(jià)氧化物MnO再與C反應(yīng)生成碳化物，其反應(yīng)式可寫作

MnO (1 x)C→MnCx CO

隨著爐料的下沉進(jìn)入高溫區(qū)，C還原SiO₂的反應(yīng)開始發(fā)生

SiO₂ 2C=Si 2CO

被還原出來的Si再與已生成的MnCx作用生成硅錳合金，并促進(jìn)了Si的還 原，反應(yīng)式為

SiO₂ 2C MnCx=Mn·Si·Cx 2CO

生成的Si愈多，碳化物被破壞的愈徹底，合金含碳量也愈低。當(dāng)合金的含硅量 低于23.5%時(shí)(如硅錳10、硅錳14、硅錳17和硅錳20)，硅破壞碳化物的反應(yīng) 可寫作

(Mn，F(xiàn)e)₇C₃ 7Si=7(Mn ·Fe)Si 3C

若含硅量較高，則破壞碳化物的反應(yīng)可寫作

(Mn，F(xiàn)e)₇C₃ 10Si=7(Mn·Fe)Si 3SiC

(1)原料技術(shù)條件：

①對(duì)錳礦化學(xué)成分要求：

錳礦粒度：10 mm~80 mm，小于10 mm的不大于10%；②對(duì)焦炭的要求：應(yīng)符合冶金焦條件，固定碳≥84%，灰分≤14%;粒度要求5 mm~25 mm。螢石 中的CaF₂≥70%，粒度5 mm~40 mm。對(duì)原料的要求與電爐容量大小有關(guān)。

(2)冶煉參數(shù)要求：在變壓器額定容量為12500 kVA礦熱爐條件下：①常用電 壓級(jí)為143 V；②合適的電極工作端長度1700 mm~2000 mm；③保持三相電 流電壓平衡；④控制合適的爐渣堿度，控制 二元堿度R₂=0.5~0.7，爐渣中 SiO₂35~43%、MgO5~9%；⑤料面透氣性良好、冒火均勻、爐料均衡大面積下沉(封閉電爐使?fàn)t內(nèi)壓力穩(wěn)定)、電極深而穩(wěn)定地插入爐料中，這是冶煉過程中爐況正常的重要標(biāo)志；⑥足夠量的還原劑，還原劑不足，易導(dǎo)致翻渣、負(fù)荷波 動(dòng)且送電不足，合金中Si與Mn的含量下降。

硅錳合金是在礦熱爐中用炭同時(shí)還原錳礦石（包括富錳渣）和硅石中的氧化錳和二氧化硅而煉制生產(chǎn)的。錳硅合金的生產(chǎn)在礦熱爐內(nèi)進(jìn)行，使用碳質(zhì)還原劑、錳礦石、富錳渣、燒結(jié)錳礦、焙燒錳礦和硅石作原料，石灰、白云石、螢石等作熔劑在電爐內(nèi)連續(xù)生產(chǎn)。 2100433B

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(duì)硅錳合金進(jìn)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(duì)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(shí)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(diǎn)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(shí)，液體試樣較粘稠、流動(dòng)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(shí)，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(bǔ)加錳礦和石灰處理合金。當(dāng)合金硅低 時(shí)，表面皺紋多。斷口暗、晶粒細(xì)、易打碎。爐內(nèi)需補(bǔ)加錳硅合金。