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錳是鋼的基礎(chǔ)元素,鋼和鑄鐵幾乎都含錳,不同的鋼材中所含的錳量也是各不相同。
錳鐵優(yōu)化合金,改善鋼的內(nèi)在質(zhì)量,降低煉鋼合金成本,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
錳與氧和硫的親和力均較大,可改善鋼的熱加工性。
錳鐵中的錳又可作合金使用,還用于易切削鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼、工具鋼等。其中耐磨高錳鋼還可廣泛用于制造挖土機(jī)、破碎設(shè)備。
高碳錳鐵較早是采用高爐生產(chǎn)的,其產(chǎn)量高,成本低,目前國內(nèi)外還在廣泛用。我國江西新余鐵合金廠、山西陽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%。錳是煉鋼過程中主要的脫氧劑之一,幾乎所有的鋼種都需要用錳來脫氧。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%。
冶煉錳鐵前,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。
鑄鋼件均應(yīng)在熱處理后使用。因?yàn)殍T態(tài)下的鑄鋼件內(nèi)部存在氣孔、裂紋、縮孔和縮松、晶粒粗大、組織不均及殘余內(nèi)應(yīng)力等鑄造缺陷,使鑄鋼件的強(qiáng)度、尤其是塑性和韌性大大降低。
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。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。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。
錳硅合金用封閉或半封閉還原電爐冶煉。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。