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錳鐵在煉鋼中,用作脫氧劑和合金添加劑,是用量*多的鐵合金。自然界中已知有約150種含錳礦物,它們是氧化物,碳酸鹽,硅酸鹽,硫化物,硼酸鹽,鎢酸鹽,磷酸鹽等。冶煉錳鐵用的錳礦一般要求 錳鐵含錳30-40%,錳鐵比大于7,磷錳比小于0.003。冶煉前,碳酸錳礦要先經(jīng)焙燒,粉礦需經(jīng)燒結(jié)造塊。含鐵含磷高的礦石一般只能搭配使用,或通過選擇性還原煉得低鐵低磷的富錳渣。冶煉時(shí)用焦炭作還原劑,某些廠也配用瘦煤或無煙煤。輔助原料主要為石灰,冶煉錳硅合金時(shí)一般要配加硅石。
錳鐵為細(xì)化晶粒、均勻組織及消除內(nèi)應(yīng)力,鑄鋼件必須進(jìn)行正火或退火處理。因?yàn)殄i鐵爐灰中含有11%~13%的碳,出產(chǎn)中不需另行投加無煙煤,其出產(chǎn)本錢較傳統(tǒng)燒結(jié)法低。正火處理后的鋼,其機(jī)械性能較退火后的高,成本也較低,所以應(yīng)用較多。但由于正火處理會(huì)引起較退火大的內(nèi)應(yīng)力,只適用于含碳量小于0.35%的鑄鋼件。因?yàn)榈吞艰T鋼件的塑性好,冷卻時(shí)不易開裂。為減小內(nèi)應(yīng)力,鑄鋼件在正火后,還應(yīng)進(jìn)行高溫回火。對(duì)于含碳量≥0.35%的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜及易產(chǎn)生裂紋的鑄鋼件,只能進(jìn)行退火處理。鑄鋼件不宜淬火,否則易開裂。
錳硅合金用封閉或半封閉還原電爐冶煉。2、鑄造業(yè):錳鐵加入鑄鐵中可作球墨鑄鐵的孕育劑與球化劑,且能阻止碳化物形成,促進(jìn)石墨的析出大大縮短球化時(shí)間,還可以大幅減少鐵水中雜質(zhì)的形態(tài),提升鑄鐵質(zhì)量,改善鑄鐵性能。一般采用含二氧化硅高、含磷低的錳礦或另外配加硅石為原料。富錳渣含磷低、含二氧化硅高是冶煉錳硅合金的好原料。冶煉電耗一般約3500~5000千瓦時(shí)/噸。入爐原料先作預(yù)處理,包括整粒、預(yù)熱、預(yù)還原和粉料燒結(jié)等,對(duì)電爐操作和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起顯著改善作用。現(xiàn)代大型錳鐵還原電爐容量達(dá)40000~75000千伏安,一般為固定封閉式。
高碳錳鐵較早是采用高爐生產(chǎn)的,其產(chǎn)量高,成本低,目前國(guó)內(nèi)外還在廣泛用。我國(guó)江西新余鐵合金廠、山西陽(yáng)泉鐵合金廠為高爐生產(chǎn)高碳錳鐵的定點(diǎn)廠家。
高爐法是把錳礦、焦炭和石灰等料分別加入高爐內(nèi)進(jìn)行冶煉、得到含錳52%~76%/含磷0.4%~0.6的高爐錳鐵。由于高爐與電爐冶煉高碳錳鐵的區(qū)別是熱源不同,所以兩者的爐體結(jié)構(gòu)、幾何形狀及操作方法不一樣,但兩爐子冶煉高碳錳鐵的原理是相同的。
但是,兩種爐子使用同一種錳礦冶煉使得到的產(chǎn)品磷含量不一樣,高爐產(chǎn)品越高于電爐產(chǎn)品0.07%~0.11%。冶煉錳鐵用的錳礦一般要求錳鐵含錳30-40%,錳鐵比大于7,磷錳比小于0。這是由于高爐冶煉的爐料組成中的焦炭配量為電爐冶煉時(shí)的5~6陪,因此焦炭中有更多的磷轉(zhuǎn)入合金內(nèi),而且高爐冶煉時(shí)的爐膛溫度較低,因而冶煉過程中磷的揮發(fā)量較電爐低約10%。