中碳锰铁的生产及冶炼工艺

2019-08-16 15:26:42 308

中碳锰铁主要是由锰、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 g/cm3,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,能钢的硬度、延展性、韧性和抗磨能力变大。它应用于结构钢、工具钢、不锈耐热钢、抗磨钢等合金钢中。锰还有脱硫和减少硫的有害影响作用。中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。

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中碳锰铁生产用原料

电硅热法生产中低碳锰铁的原料有锰矿、锰硅合金和石灰。 [1] 

对锰矿的要求是:Mn> 40%,Mn/Fe> 7,P<0.1%,SiO2<15%的富锰氧化矿、冶炼中低碳锰铁不宜采用烧结矿和富锰渣,锰矿的粒度不大于50mm,水分应小于6%。

  对锰硅合金的要求是:含碳量应根据所炼中低碳锰铁的含碳量决定,含锰量越高越好。通常含锰量为67%—69%。采用冷装时,锰硅合金的粒度小于30mm,并去掉高碳层。采用液态锰硅合金兑入法,热兑时将渣扒干净。

  对石灰的要求是:P≤0.02%,SiO2≤3%,粒度8-40mm,不得带有碳质夹杂物,不应使用粉状、未烧透的石灰。

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中碳锰铁冶炼工艺

冷装法是生产中低碳锰铁的传统方法,采用的精炼炉为倾动式石墨电弧炉。中低碳锰铁的冶炼过程包括补炉、引弧、加料、熔化、精炼和出铁。

  补炉:炉衬用镁质材料筑成:炉衬在冶炼的高温下,受炉渣和金属的侵蚀以及电弧高温的作用,炉底和炉膛耐火材料逐渐变薄,出铁口易损坏,上炉出完铁后,要很快的进行堵出铁口和补炉。

  引弧、加料和熔化:补炉结束后,先在炉底铺一层从料批中抽出的部分石灰,随之加部分锰硅合金引弧,再将其余混合料都加入炉内。炉料加完后,给电至满负荷。为减少热损并缩短熔化期,要及时将炉膛边缘的炉料推向炉心,但以防翻渣和喷溅:待炉料基本熔清后(此时合金含硅已降至3%-6%,炉渣碱度和含锰量也接近终渣),便进入精炼期。

  精炼:由于在熔化末期炉渣温度已达到1500-1600℃,脱硅反应已基本结束,故精炼期脱硅速度减慢。为加速脱硅,缩短精炼时间,应对熔池进行多次搅拌,并定时取样判断合金含硅量,记录出铁时间。合金含硅量一般控制在1. 5%-2.0%范围内。当精炼一段时间后,合金含硅量还高,可往炉内附加一些锰矿和石灰,继续精炼至含硅量合格后方可出炉:加多精炼时间,能使渣中含锰量变低,但会导致锰的挥发损失和电能消耗的增加。因此不宜过分强调渣中含锰量。

  出铁:当合金含硅量基本达到要求时,就可停电进行平静,使渣中金属粒沉降,然后出铁。出铁时,合金和炉渣一起流入铁水包,由于出铁时炉渣和合金间产生混冲作用,所以在炉外还可脱去0.2%-1.0%的硅。刚出炉的铁水温度较高,并混有熔渣,不得很快浇注,以防烧坏锭模和造成铁中夹渣,应冷静降温一会时间后浇注,采用覆盖渣保温浇注。浇注用模高不宜多过300mm,否则会使合金中间部位因降温过慢,产生偏析,造成杂质富集,严重时使产品报废。