低碳锰铁

由锰、铁两种元素组成的合金

低碳锰铁主要是由锰、铁两种元素组成的合金，它以锰矿石为原料，在高炉和电炉里熔炼制成的，锰铁是炼钢生产中用得最多的一种脱氧剂和合金化材料。低碳锰铁的含碳量不大于0.7%。日本标准要求含碳量小于1%，而原联邦德国标准要求含碳在0.05~0.5%。低碳锰铁的生产和中碳锰铁的生产方法相同，只是要求硅锰合金的含碳量更低一些。近年来，采用转炉、摇包和吹氧法生产中、低碳锰铁，节约能耗的同时降低了碳含量。

简介

低碳锰铁主要是由锰、铁两种元素组成的合金，锰铁是炼钢生产中用得最多的一种脱氧剂和合金化材料。它以锰矿石为原料，在高炉和电炉里熔炼制成的。锰的密度7.43克每立方厘米，熔点1245℃，沸点2150℃。锰和氧有很大的亲和力，能与氧生成稳定的氧化锰。此外，锰铁作为合金元素添加剂，能增强钢的硬度、延展性、韧性和抗磨能力。它广泛应用于结构钢、工具钢、不锈耐热钢、耐磨钢等合金钢中。锰还有脱硫和减少硫的有害影响作用。中低碳锰铁可分为含碳量小于0.7%的低碳锰铁和含碳量0.7%-2.0%的中碳锰铁。

分类

锰铁根据其含碳量的不同，分为3类：

低碳类：碳不大于0.7%；

中碳类：碳不大于0.7%~2.0%；

高碳类：碳不大于2.0%~8.0%。

低碳锰铁配料计算

做配料计算，一般按下列程序及要求进行：

(1)原料及产品规格：①确定中、低碳锰铁生产牌号及成分；②原料成分，包括入炉硅锰合金、锰矿、石灰等项原料。

(2)参数选择：①元素分配系数的确定，包括入合金、入炉渣及挥发损失；②硅锰合金中硅的利用率，包括被空气或高价氧化物分解氧所氧化的量、进入合金的量、还原反应的量；③炉渣碱度选择及确定。

(3)计算：以100kg锰矿为基础，锰的高价氧化物受热分解为Mn3O4并被硅还原。同样，Fe2O3被硅还原。①锰矿搭配的比例及混合锰矿的成分；②需硅锰合金量的计算;③需石灰量计算；④料批组成(kg)，由以上计算得出料批中锰矿、硅锰合金、石灰的数量；⑤合金重量及成分计算；⑥炉渣重量及成分计算。

低碳锰铁炉渣碱度

电硅热法冶炼中、低碳锰铁的实质是脱硅。为使脱硅反应顺利进行，冶炼中需向炉内加入强碱性氧化物CaO。CaO的加入使炉渣碱度增加了。随着碱度的增加，渣中MnO的活度也增加。随着碱度的增加，使脱硅反应在新的条件下继续进行，渣中MnO和合金中的硅进一步下降。显然，炉渣碱度的高低与脱硅能力和去除杂质能力大小密切相关。碱度的高低，除根据化验分析外，从炉况表现和炉渣形态也可鉴别。碱度过高，电弧长响声大，化料速度慢，炉墙挂渣多，炉口棕色烟气浓，渣稠，渣铁难分离，冷却后炉渣易粉化;碱度过低，电极不露弧，响声小，化料速度快，渣稀，流动性好，炉衬侵蚀严重，渣铁易分离，冷却后炉渣基本不粉化。通常情况下，碱度 CaO+MgO/SiO2控制在1.2~1.4范围内。冶炼不同牌号的合金，碱度控制范围也不同，如FeMn80C0.4控制CaO/SiO2在1.3以上，FeMn80C1.0控制CaO/SiO2在1.2~1.3，FeMn80C1. 5控制CaO/SiO2在1.1~1.2等。

电硅热法冶炼低碳锰铁

电硅热法冶炼低碳锰铁是将锰矿、硅锰合金和石灰加入电炉中，主要靠电热使炉料熔化，并对硅锰合金进行精炼脱硅而得到低碳锰铁，又称作“脱硅法生产低碳锰铁”。由于加入炉料状态不同，分为热装法和冷装法。其原料为锰矿、硅锰合金和白灰。要求入炉锰矿中的锰≥45.0%、Mn/Fe≥ 7.0、P/Mn≤0.0015%。要求硅锰合金中的Mn≥66%、Si≥17%、C≤1.3%、P ≤0.23%要求入炉白灰CaO≥85%、P≤0.02%、SiO2≤2.5%，采用 GB3795—87冶炼中低碳锰铁。标准对成分要求为：Mn≥75.0%、C≤2.0%、 Si≤2.5%、P≤0.40%、S≤0.03%。而生产厂家实际控制中低碳锰铁成分为：Mn 80%左右、Si 1%左右、P 0.18%左右、S <0.03%。炉渣碱度CaO/SiO2控制1~1.2。炉渣中含锰较高，一般需贫化处理或作为生产硅锰合金调整炉渣碱度的原料。炉渣成分为：SiO229%左右、CaO 31%左右、MgO 3%左右、 FeO<1%左右、Al2O33%左右、MnO 30%左右。生产1t中低碳锰铁大约消耗锰矿1100 kg、锰硅合金1200kg、白灰600 kg。产富渣1300kg。单位电耗500 kWh/t。电炉炉衬采用镁砖砌筑。冶炼终点的判定是根据合金试样的外部特征。当合金硅控制合适时，液体试样较粘稠、流动性不好、表面皱纹较多、断口较暗、晶粒细、易打碎。当合金硅高时，试样表面光滑，冷凝后表面黑皮全部剥落，断口有光泽、晶粒粗、不易打碎。需补加锰矿和石灰处理合金。当合金硅低时，表面皱纹多。断口暗、晶粒细、易打碎。炉内需补加锰硅合金。

摇包法冶炼低碳锰铁

摇包法以摇包(或称摇炉)为冶炼设备的铁合金生产方法。首先将锰矿、石灰及熔剂混合均匀，投入摇包中，并将炉料预热至650℃ 以上，然后兑入液态硅锰合金进行冶炼。在此过程中，摇包按选定的最佳转速进行转动，炉料熔化及液态金属之脱硅过程(或炉料中锰氧化物的还原过程) 是借助于炉料的显热和硅氧化反应放热而实现的，直至反应终了。使用摇包是为了使熔体在反应过程中得到充分搅拌，并使反应界面不断更新，从而改善反应动力学条件，加快反应进行速度。其锰矿、石灰和熔剂的加热可预先在竖炉或回转窑中进行，也可在摇炉中预先加热。此法没有局部高温区，Mn的挥发损失少。不用电炉，没有电极增碳现象。采用此方法冶炼中、低碳锰铁的关键问题是，选择合适品位的锰矿、炉料粒度、炉料预热温度、摇包转速，控制好热对液态硅锰合金的数量和摇包冶炼持续进行的时间。与电硅热法冶炼相比，因冶炼过程在反应自热条件下进行，可大大降低单位产品电能消耗。

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