低碳錳鐵主要是由錳、鐵兩種元素組成的合金，它以錳礦石為原料，在高爐和電爐里熔煉製成的，錳鐵是煉鋼生產中用得最多的一種脫氧劑和合金化材料。低碳錳鐵的含碳量不大於0.7%。日本標準要求含碳量小於1%，而原聯邦德國標準要求含碳在0.05~0.5%。低碳錳鐵的生產和中碳錳鐵的生產方法相同，只是要求矽錳合金的含碳量更低一些。近年來，採用轉爐、搖包和吹氧法生產中、低碳錳鐵，節約能耗的同時降低了碳含量。
基本介紹
- 中文名：低碳錳鐵
- 外文名：Low carbon ferromanganese
- 含碳量：不大於0.7%
- 組成元素：錳、鐵、碳
- 作用：脫氧劑和合金化材料
- 領域：鋼鐵冶金
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簡介
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製成的。錳的密度7.43克每立方厘米，熔點1245℃，沸點2150℃。錳和氧有很大的親和力，能與氧生成穩定的氧化錳。此外，錳鐵作為合金元素添加劑，能增強鋼的硬度、延展性、韌性和抗磨能力。它廣泛套用於結構鋼、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於0.7%的低碳錳鐵和含碳量0.7%-2.0%的中碳錳鐵。
分類
錳鐵根據其含碳量的不同，分為3類：
低碳類：碳不大於0.7%；
中碳類：碳不大於0.7%~2.0%；
高碳類：碳不大於2.0%~8.0%。
低碳錳鐵配料計算
做配料計算，一般按下列程式及要求進行：
(1)原料及產品規格：①確定中、低碳錳鐵生產牌號及成分；②原料成分，包括入爐矽 錳合金、錳礦、石灰等項原料。
(2)參數選擇：①元素分配係數的確定，包括入合金、入爐渣及揮發損失；②矽錳合金中矽的利用率，包括被空氣或高價氧化物分解氧所氧化的量、進入合金的量、還原反應的量；③爐渣鹼度選擇及確定。
(3)計算：以100kg錳礦為基礎，錳的高價氧化物受熱分解為Mn3O4並被矽還原。同樣，Fe2O3被矽還原。①錳礦搭配的比例及混合錳礦的成分；②需矽錳合金量的計算;③需石灰量計算；④料批組成(kg)，由以上計算得出料批中錳礦、 矽錳合金、石灰的數量；⑤合金重量及成分計算；⑥爐渣重量及成分計算。
低碳錳鐵爐渣鹼度
電矽熱法冶煉中、低碳錳鐵的實質是脫矽。為使脫矽反應順利進行，冶煉中需向爐內加入強鹼性氧化物CaO。CaO的加入使爐渣鹼度增加了。隨著鹼度的增加，渣中MnO的活度也增加。隨著鹼度的增加，使脫矽反應在新的條件下繼續進行，渣中MnO和合金中的矽進一步下 降。顯然，爐渣鹼度的高低與脫矽能力和去除雜質能力大小密切相關。鹼度的高低，除根據化驗分析外，從爐況表現和爐渣形態也可鑑別。鹼度過高，電弧長響聲大，化料速度慢，爐牆掛渣多，爐口棕色煙氣濃，渣稠，渣鐵難分離，冷卻後爐渣易粉化;鹼度過低，電極不露弧，響聲小，化料速度快，渣稀，流動性好，爐 襯侵蝕嚴重，渣鐵易分離，冷卻後爐渣基本不粉化。通常情況下，鹼度 CaO+MgO/SiO2控制在1.2~1.4範圍內。冶煉不同牌號的合金，鹼度控制範圍也 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。
電矽熱法冶煉低碳錳鐵
電矽熱法冶煉低碳錳鐵是將錳礦、矽錳合金和石灰加入電爐中， 主要靠電熱使爐料熔化，並對矽錳合金進行精煉脫矽而得到低碳錳鐵，又稱作“脫矽法生產低碳錳鐵”。由於加入爐料狀態不同，分為熱裝法和冷裝法。其原料為錳礦、矽錳合金和白灰。要求入爐錳礦中的錳≥45.0%、Mn/Fe≥ 7.0、P/Mn≤0.0015%。要求矽錳合金中的Mn≥66%、Si≥17%、C≤1.3%、P ≤0.23%要求入爐白灰CaO≥85%、P≤0.02%、SiO2≤2.5%，採用 GB3795—87冶煉中低碳錳鐵。標準對成分要求為：Mn≥75.0%、C≤2.0%、 Si≤2.5%、P≤0.40%、S≤0.03%。而生產廠家實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%。爐渣鹼度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矽錳合金調整爐渣鹼度的原料。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1t中低碳錳鐵大約消耗錳礦1100 kg、錳矽合金1200kg、白灰600 kg。產富渣1300kg。單位電耗500 kWh/t。電爐爐襯採用鎂磚砌築。冶煉終點的判定是根據合金試樣的外部特徵。當合金矽控制合適時，液體試樣較粘稠、流動性不好、表面皺紋較多、斷口較暗、晶粒細、易打碎。當合金矽高時，試樣表面光滑，冷凝後表面黑皮全部剝落，斷口有光澤、晶粒粗、不易打碎。需補加錳礦和石灰處理合金。當合金矽低 時，表面皺紋多。斷口暗、晶粒細、易打碎。爐內需補加錳矽合金。
搖包法冶煉低碳錳鐵
搖包法以搖包(或稱搖爐)為冶煉設備的鐵合金生產方法。首先將錳礦、石灰及熔劑混合均勻，投入搖包中，並將爐料預熱至650℃ 以上，然後兌入液態矽錳合金進行冶煉。在此過程中，搖包按選定的最佳轉速進行轉動，爐料熔化及液態金屬之脫矽過程(或爐料中錳氧化物的還原過程) 是藉助於爐料的顯熱和矽氧化反應放熱而實現的，直至反應終了。使用搖包是為了使熔體在反應過程中得到充分攪拌，並使反應界面不斷更新，從而改善反應動力學條件，加快反應進行速度。其錳礦、石灰和熔劑的加熱可預先在豎爐 或迴轉窯中進行，也可在搖爐中預先加熱。此法沒有局部高溫區，Mn的揮發 損失少。不用電爐，沒有電極增碳現象。採用此方法冶煉中、低碳錳鐵的關鍵問 題是，選擇合適品位的錳礦、爐料粒度、爐料預熱溫度、搖包轉速，控制好熱對液態矽錳合金的數量和搖包冶煉持續進行的時間。與電矽熱法冶煉相比，因冶煉過程在反應自熱條件下進行，可大大降低單位產品電能消耗。
