生产锰硅合金的原料有锰矿、富锰渣、硅石、焦炭、白云石(或石灰石)、萤石。生产锰硅合金可使用一种锰矿或几种锰矿(包括富锰渣)的混合矿。由于锰硅合金要求铁、磷含量比高碳锰铁低,故要求冶炼锰硅合金的锰矿有更高的锰铁比和锰磷比。所用的锰矿含锰越高,各项指标越好。
冶炼硅锰合金时,硅和锰是从熔融态的硅酸锰中还原出来。MnO易被还原,而SiO2难被还原。为使SiO2能得到充分还原以保证合金成分,从控制炉渣成分角度来考虑,应选择低碱度炉渣为宜,且碱度愈低愈好。
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。可以看出,较为稳定的硅化物为MnSi。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。
锰铁一般是由锰、铁组成的合金炼制而成,其中碳的含量一般在2.0%至8.0%左右。电炉锰铁主要用于炼钢作脱氧剂、脱硫剂及合金添加剂,锰铁主要有两种炼制方法,分别是高炉法和电炉法。由于高炉与电炉冶炼锰铁的区别是热源不同,所以两者的炉体结构、几何形状及操作方法不一样,但两炉子冶炼锰铁的原理是相同的。
高炉法生产锰铁始于1875年,至今已有百年多的历史。我国用高炉生产锰铁是在1949年。高炉法生产锰铁,由于焦炭使用量较大,带入产品中的杂质较多,特别是***元素杂质磷的含量远大于电炉锰铁。尽管高炉生产具有生产成本较低等优点,但由于钢铁工业对铁合金的品质要求日益提高,在炉外脱磷技术逐步成熟到投入工业化生产以前,其应用范围受到一定限制。
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