锰铁的还原冶炼有熔剂法(又称低锰渣法)和无熔剂法(高锰渣法)两种。熔剂法原理与高炉冶炼相同,只是以电能代替加热用的焦炭。通过配加石灰形成高碱度炉渣(CaO/SiO2为1.3~1.6)以减少锰的损失。无熔剂法冶炼不加石灰,形成碱度较低(CaO/SiO2小于 1.0)、含锰较高的低铁低磷富锰渣。锰铁中的锰又可作合金使用,还用于易切削钢、合金结构钢、轴承钢、工具钢等。此法渣量少,可降低电耗,且因渣温较低可减轻锰的蒸发损失,同时副产品富锰渣(含锰25~40%)可作冶炼锰硅合金的原料,取得较高的锰的综合回收率(90%以上)。
高碳锰铁应增加碳,同时增加锰。因此,添加碳锰铁时,注意不要让碳排出网格。然而,当钢水需要补充锰并需要补充碳时,高碳锰铁是良好选择。根据实际情况,高碳锰铁 中碳锰铁或高碳锰铁 碳丝(或碳颗粒)
中碳锰铁含有少量碳,因此除碳控制极低的钢外,基本上不考虑碳的增加。
在一些特殊钢中,碳需求极低的钢,如一些硅钢(低碳控制)、超低碳钢,必须考虑所有碳上升因素,然后使用低碳甚至微碳锰铁。钢水尽可能不会上升碳。
少溶剂法。这种方法是采用介于溶剂法和无溶剂法之间的所谓“弱酸性渣法”进行操作。该法是往炉料中配加适量的石灰或石灰石,把炉渣碱度m(CaO)/m(SiO2)或m(CaO MgO)/m(SiO20)的比值控制在0.6~0.8之间,借以既能提高锰的回收率,又能获得含锰25%~30%和适量含CaO的炉渣,把该渣配入冶炼硅锰合金的炉料中,即可节约石灰,又能减少因石灰潮解而增加的炉料粉尘量,从而改善炉料的透气性。另外硅铁可以作为生产钼铁、钒铁等铁合金的还原剂,硅铬合金和硅锰合金可以分别作为精炼中低碳铬铁和中低碳锰铁的还原剂。
国外电炉冶炼高碳锰铁多采用无溶剂法和少熔剂法的酸性法。我国20世纪50年代也曾采用过无熔剂法冶炼,用含锰46%~47%的富锰矿生产出含锰76%80%碳锰铁,并同时获得含锰35%~40%富锰渣。但因我国贫锰矿较多,所以目前多采用溶剂法或少量溶剂法。锰在高炉内的还原过程:在高炉上部的较低温度区域,锰的高价氧化物易分解,逐级还原为MnO,但由于锰矿石中含有SiO2,MnO在未达到还原温度以前,即与脉石中(或燃料熔剂中)的SiO2结合生成硅酸锰进入渣中,锰的还原实际上是在液态炉渣中进行的。
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