簡(jiǎn)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(diǎn)1245℃,沸點(diǎn)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(qiáng)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。
低碳錳鐵爐渣堿度
電硅熱法冶煉中、低碳錳鐵的實(shí)質(zhì)是脫硅。為使脫硅反應(yīng)順利進(jìn)行,冶煉中需向爐內(nèi)加入強(qiáng)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(jìn)行,渣中MnO和合金中的硅進(jìn)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(yàn)分析外,從爐況表現(xiàn)和爐渣形態(tài)也可鑒別。堿度過(guò)高,電弧長(zhǎng)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(guò)低,電極不露弧,響聲小,化料速度快,渣稀,流動(dòng)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(hào)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
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(chēng)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。
搖包法冶煉低碳錳鐵
搖包法以搖包(或稱(chēng)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(jìn)行冶煉。在此過(guò)程中,搖包按選定的最佳轉(zhuǎn)速進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng),爐料熔化及液態(tài)金屬之脫硅過(guò)程(或爐料中錳氧化物的還原過(guò)程) 是借助于爐料的顯熱和硅氧化反應(yīng)放熱而實(shí)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(guò)程中得到充分?jǐn)嚢瑁⑹狗磻?yīng)界面不斷更新,從而改善反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件,加快反應(yīng)進(jìn)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(jìn)行,也可在搖爐中預(yù)先加熱。此法沒(méi)有局部高溫區(qū),Mn的揮發(fā) 損失少。不用電爐,沒(méi)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(wèn) 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(duì)液態(tài)硅錳合金的數(shù)量和搖包冶煉持續(xù)進(jìn)行的時(shí)間。與電硅熱法冶煉相比,因冶煉過(guò)程在反應(yīng)自熱條件下進(jìn)行,可大大降低單位產(chǎn)品電能消耗。