基本介紹
- 中文名：中低碳錳鐵
- 類型：合金
- 主要元素：錳、鐵
- 分類：低碳類，中碳類，高碳類
- 原料：錳礦石
- 套用領域：結構鋼、工具鋼、不銹耐熱鋼等
簡介,中低碳錳鐵生產用原料,中低碳錳鐵冶煉工藝,中低碳錳鐵的製造方法,分類,化學成分,
簡介
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 g/cm3，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。
中低碳錳鐵生產用原料
電矽熱法生產中低碳錳鐵的原料有錳礦、錳矽合金和石灰。
對錳礦的要求是：Mn> 40%，Mn/Fe> 7，P<0.1%，SiO2<15%的富錳氧化礦、冶煉中低碳錳鐵不宜採用燒結礦和富錳渣，錳礦的粒度不大於50mm，水分應小於6%。
對錳矽合金的要求是：含碳量應根據所煉中低碳錳鐵的含碳量確定，含錳量越高越好。通常含錳量為67%—69%。採用冷裝時，錳矽合金的粒度小於30mm，並去掉高碳層。採用液態錳矽合金兌入法，熱兌時將渣扒乾淨。
對石灰的要求是：CaO> 85%，P≤0.02%，SiO2≤3%，粒度8-40mm，不得帶有碳質夾雜物，不應使用粉狀、未燒透的石灰。
對錳矽合金的要求是：含碳量應根據所煉中低碳錳鐵的含碳量確定，含錳量越高越好。通常含錳量為67%—69%。採用冷裝時，錳矽合金的粒度小於30mm，並去掉高碳層。採用液態錳矽合金兌入法，熱兌時將渣扒乾淨。
對石灰的要求是：CaO> 85%，P≤0.02%，SiO2≤3%，粒度8-40mm，不得帶有碳質夾雜物，不應使用粉狀、未燒透的石灰。
中低碳錳鐵冶煉工藝
冷裝法是生產中低碳錳鐵的傳統方法，採用的精煉爐為傾動式石墨電極電弧爐。中低碳錳鐵的冶煉過程包括補爐、引弧、加料、熔化、精煉和出鐵。
補爐：爐襯用鎂質材料築成：爐襯在冶煉的高溫下，受爐渣和金屬的侵蝕以及電弧高溫的作用，爐底和爐膛耐火材料逐漸變薄，出鐵口更易損壞，上爐出完鐵後，要立即進行堵出鐵口和補爐。
引弧、加料和熔化：補爐結束後，先在爐底鋪一層從料批中抽出的部分石灰，隨之加部分錳矽合金引弧，再將其餘混合料一次性加入爐內。爐料加完後，給電至滿負荷。為減少熱損並縮短熔化期，要及時將爐膛邊緣的爐料推向電極附近和爐心，但要防止翻渣和噴濺：待爐料基本熔清後（此時合金含矽已降至3%-6%，爐渣鹼度和含錳量也接近終渣），便進入精煉期。
精煉：由於在熔化末期爐渣溫度已達到1500-1600℃，脫矽反應已基本結束，故精煉期脫矽速度減慢。為加速脫矽，縮短精煉時間，應對熔池進行多次攪拌，並定時取樣判斷合金含矽量，確定出鐵時間。合金含矽量一般控制在1. 5%-2.0%範圍內。當精煉一段時間後，合金含矽量還高，可往爐內附加一些錳礦和石灰，繼續精煉至含矽量合格後方可出爐：延長精煉時間，能使渣中含錳量降低，但會導致錳的揮發損失和電能消耗的增加。因此不宜過分強調渣中含錳量。
出鐵：當合金含矽量基本達到要求時，即可停電進行鎮靜，使渣中金屬粒充分沉降，然後出鐵。出鐵時，合金和爐渣一起流入鐵水包，由於出鐵時爐渣和合金間產生混沖作用，所以在爐外還可脫去0.2%-1.0%的矽。剛出爐的鐵水溫度較高，並混有熔渣，不得立刻澆注，防止燒壞錠模和造成鐵中夾渣，應鎮靜降溫一定時間後澆注，採用覆蓋渣保溫澆注。澆注用模深度不宜超過300mm，否則會使合金中心部位因降溫過慢，產生偏析，造成雜質富集，嚴重時使產品報廢。
補爐：爐襯用鎂質材料築成：爐襯在冶煉的高溫下，受爐渣和金屬的侵蝕以及電弧高溫的作用，爐底和爐膛耐火材料逐漸變薄，出鐵口更易損壞，上爐出完鐵後，要立即進行堵出鐵口和補爐。
引弧、加料和熔化：補爐結束後，先在爐底鋪一層從料批中抽出的部分石灰，隨之加部分錳矽合金引弧，再將其餘混合料一次性加入爐內。爐料加完後，給電至滿負荷。為減少熱損並縮短熔化期，要及時將爐膛邊緣的爐料推向電極附近和爐心，但要防止翻渣和噴濺：待爐料基本熔清後（此時合金含矽已降至3%-6%，爐渣鹼度和含錳量也接近終渣），便進入精煉期。
精煉：由於在熔化末期爐渣溫度已達到1500-1600℃，脫矽反應已基本結束，故精煉期脫矽速度減慢。為加速脫矽，縮短精煉時間，應對熔池進行多次攪拌，並定時取樣判斷合金含矽量，確定出鐵時間。合金含矽量一般控制在1. 5%-2.0%範圍內。當精煉一段時間後，合金含矽量還高，可往爐內附加一些錳礦和石灰，繼續精煉至含矽量合格後方可出爐：延長精煉時間，能使渣中含錳量降低，但會導致錳的揮發損失和電能消耗的增加。因此不宜過分強調渣中含錳量。
出鐵：當合金含矽量基本達到要求時，即可停電進行鎮靜，使渣中金屬粒充分沉降，然後出鐵。出鐵時，合金和爐渣一起流入鐵水包，由於出鐵時爐渣和合金間產生混沖作用，所以在爐外還可脫去0.2%-1.0%的矽。剛出爐的鐵水溫度較高，並混有熔渣，不得立刻澆注，防止燒壞錠模和造成鐵中夾渣，應鎮靜降溫一定時間後澆注，採用覆蓋渣保溫澆注。澆注用模深度不宜超過300mm，否則會使合金中心部位因降溫過慢，產生偏析，造成雜質富集，嚴重時使產品報廢。
中低碳錳鐵的製造方法
關於吹煉高碳錳鐵熔體，生產中低碳錳鐵的方法。具體地說，是分兩個階段控制脫碳的進行，不僅對Mn回收率不產生惡劣影響，而且可達到合格含碳量的生產中低碳錳鐵的方法。生產中低碳錳鐵的傳統方法是所謂的電矽熱法，即利用C、Si對Fe-Mn合金的相互溶解度，生產出規定碳含量的SiMn熔體（電爐），在此熔體中加入Mn礦石等錳的氧化物，氧化脫去SiMn中的Si。因為這種方法使用電爐，所以除了存在電能成本高的經濟問題外，還存在著為捕捉大量伴生的SiO2必須同樣使用大量的鹼性氧化物（例CaO），而造成渣最大，操作難的問題。另外，還存在著雖然渣中可回收的錳不多，但就那么扔掉，其所含Mn量足以引起公害，所以必須格外注意渣處理的問題。
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：碳大于于2.0%~8.0%。
化學成分
電爐錳鐵按錳及雜質含量的不同，分為9個牌號。其化學成分應符合表1規定。
表1 電爐錳鐵牌號及化學成分
類別 | 牌號 | 化學成分 | ||||||
Mn | C | Si | P | S | ||||
I | II | I | II | |||||
《 | ||||||||
低碳 錳鐵 | FeMn88C0.2 | 85.0~92.0 | 0.2 | 1.0 | 2.0 | 0.10 | 0.30 | 0.02 |
FeMn84C0.4 | 80.0~87.0 | 0.4 | 1.0 | 2.0 | 0.15 | 0.30 | 0.02 | |
FeMn84C0.7 | 80.0~87.0 | 0.7 | 1.0 | 2.0 | 0.20 | 0.30 | 0.02 | |
中碳錳鐵 | FeMn82C1.0 | 78.0~85.0 | 1.0 | 1.5 | 2.5 | 0.20 | 0.35 | 0.03 |
FeMn82C1.5 | 78.0~85.0 | 1.5 | 1.5 | 2.5 | 0.20 | 0.35 | 0.03 | |
FeMn78C2.0 | 75.0~82.0 | 2.0 | 1.5 | 2.5 | 0.20 | 0.40 | 0.03 | |
FeMn78C8.0 | 70.0~82.0 | 8.0 | 1.5 | 2.5 | 0.20 | 0.33 | 0.03 | |
FeMn75C7.5 | 70.0~77.0 | 7.5 | 2.0 | 3.0 | 0.25 | 0.38 | 0.03 | |
FeMn68C7.0 | 65.0~72.0 | 7.0 | 2.5 | 4.5 | 0.25 | 0.40 | 0.03 |
