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錳鐵的還原冶煉有熔劑法(又稱低錳渣法)和無熔劑法(高錳渣法)兩種。熔劑法原理與高爐冶煉相同,只是以電能代替加熱用的焦炭。通過配加石灰形成高堿度爐渣(CaO/SiO2為1.3~1.6)以減少錳的損失。錳在高爐內(nèi)的還原過程:在高爐上部的較低溫度區(qū)域,錳的高價氧化物易分解,逐級還原為MnO,但由于錳礦石中含有SiO2,MnO在未達到還原溫度以前,即與脈石中(或燃料熔劑中)的SiO2結(jié)合生成硅酸錳進入渣中,錳的還原實際上是在液態(tài)爐渣中進行的。無熔劑法冶煉不加石灰,形成堿度較低(CaO/SiO2小于 1.0)、含錳較高的低鐵低磷富錳渣。此法渣量少,可降低電耗,且因渣溫較低可減輕錳的蒸發(fā)損失,同時副產(chǎn)品富錳渣(含錳25~40%)可作冶煉錳硅合金的原料,取得較高的錳的綜合回收率(90%以上)。
錳是元素周期表第四周期的第七組元素。錳非常容易在空氣中氧化。在加熱條件下,粉末錳可與氯,磷,硫,硅和碳結(jié)合。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。錳鐵不但適用于低碳合金結(jié)構(gòu)鋼,尤其適用于高質(zhì)量的品種鋼,在不用改變原有煉鋼工藝技術(shù)情況下,能優(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)濟效益。然而,錳含量較高的礦物質(zhì)不多。下面我們來看看錳鐵合金粉末原料-錳礦與鐵礦。
幾種常見的錳礦物如下所述。錳礦單斜晶系,稀有晶體,和葡萄狀聚集體,也以致密塊狀和樹枝狀形式存在。顏色和條紋是黑色的。半金屬光澤。硬度為4至6,比重為4.4至4.7。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)濟效益。硬錳礦主要是外部生成因子。它存在于錳沉積物的氧化區(qū)和沉積的錳沉積物中。它也是錳礦石中常見的錳礦物,也是錳冶煉的重要礦物原料。
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,冶煉錳硅合金時一般要配加硅石。
鑄鋼件均應在熱處理后使用。因為鑄態(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)應力等鑄造缺陷,使鑄鋼件的強度、尤其是塑性和韌性大大降低。