中碳锰铁的生产及冶炼工艺

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。

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。

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。