硅锰合金是由锰、硅、铁及少量碳和其它元素组成的合金,是一种用途较广、产量较大的铁合金。硅锰合金是炼钢常用的复合脱氧剂,又是生产中、低碳锰铁和电硅热法生产金属锰的还原剂。
在铁合金生产企业,通常把炼钢使用的硅锰合金称作商品硅锰合金,把冶炼低碳铁使用的硅锰合金称作自用硅锰合金,把冶炼金属用的硅锰合金称作高硅硅锰合金。锰能与硅组成化合成硅化物MnSiO3、MnSiO和MnSiO3。从硅锰状态图中可以看出,稳定的硅化物为MnSi。金属硅是工业提纯的单质硅,主要用于生产有机硅、制取高纯度的半导体材料以及配制有特殊用途的合金等。由于锰的硅化物生成自由能的负值,故远远大于锰的碳化物生产自由能的负值,在硅锰合金中含硅量愈高,则含碳量愈低。
锰的高价氧化物不稳定,受热后容易分解和被CO还原成***的氧化物MnO,在1373K-1473K的温度区间,锰的高价氧化物已经分解或还原成MnO。
MnO较稳定,只能用碳直接还原,由于炉料中SiO2较高,MnO在没开始还原时就与它反应成硅酸盐,富锰渣中的硅锰也是硅酸盐的形式存在,因此从MnO中还原锰的反应,实际上是液态炉渣的硅酸盐中进行还原的。
炉料中的氧化铁比氧化锰容易还原,还原出来的铁与锰组成共熔体,大大改善了MnO的还原条件。
在连续冶炼法中,炉渣的熔点对炉温有很大的影响。在冶炼硅锰合金时,因为炉渣中的SiO2和MnO在12400C会组成低熔点的共晶体,而从MnSiO3中还原得到含硅20%的开始还原温度为14900C,因此冶炼高硅硅锰合金的主要困难也是炉温问题。硫元素虽说是一种***元素,但在冶炼中少量的硫元素可以使产品更加的坚韧,但硫元素过多就会产生***物质过多的后果,因此脱硫也是冶炼时必经的一个过程,硅钙合金中的钙元素可以有效进行脱硫降低成品的***物质含量,保证在使用产品时的安全。
锰矿的品位和块度对炉温是有影响的。锰矿含锰越高,渣量就少,炉温容易上去。锰矿块度大,透气性好,整个炉口冒火,料层均匀下沉。原料预热好,落入下部反应区时带入较多的热量,同时块度大,熔化很慢,成渣温度也高,这都有助于炉温的提高。
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