專利名稱：一種低碳錳鐵生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及錳系鐵合金產(chǎn)品的生產(chǎn)技術，特別是一種低碳錳鐵的生產(chǎn)方法。
背景技術：
相關技術手冊中通常把中低碳錳鐵歸為一大類產(chǎn)品，實際上由于產(chǎn)品含碳量不同，其生產(chǎn)工藝是有所區(qū)別的。低碳錳鐵含碳量小于0.7％，中碳錳鐵含碳量＞0.7％≤2.0％，中低碳錳鐵廣泛應用于特殊鋼和電焊條的生產(chǎn)，目前世界上每生產(chǎn)一噸鋼平均消耗低碳錳鐵約合0.7～1.0公斤。
有三類生產(chǎn)中低碳錳鐵的方法電硅熱法、搖爐法、吹氧法。而每一大類根據(jù)其不同特點有派生出多種方法，如電硅熱法又分冷、熱裝法、低堿度法；搖爐法又分搖爐爐外預精煉法、搖爐精煉法；吹氧法分吹氧脫碳法和吹氧脫硅法?？傊鞣N方法都有它的優(yōu)點和不足，有的是著重熱能的利用，有的是著重提高錳的回收率，還有的兩者兼而有之。
用電硅熱法和搖爐法生產(chǎn)低碳錳鐵，產(chǎn)品含碳主要來自于電爐中自培電極的熔蝕。
電硅熱法初期采用的是冷裝料工藝，就是將錳硅合金錠與錳礦、石灰等裝入精煉爐中。20世紀60年代末，將液態(tài)錳硅合金倒入精煉爐的熱兌工藝研究成功，與冷裝料工藝相比，每噸中低碳錳鐵電耗下降400～800kwh/t，顯示出較大的競爭優(yōu)勢，很快由熱兌取代了冷裝工藝，成為中低碳錳鐵生產(chǎn)的主流，目前用熱兌法生產(chǎn)的中低碳錳鐵占80％以上，但渣含錳與冷裝料工藝相當在20％左右，目前一般把熱兌工藝產(chǎn)生的渣作為生產(chǎn)錳硅合金的原料。
搖爐法冶煉中低碳錳鐵是20世紀70年代后才發(fā)展起來的一種節(jié)能型冶煉新技術，該法在熱兌工藝的基礎上，將精煉爐出來的中錳渣與錳硅爐出來的錳硅液在搖包里進行熱兌，在較好的攪拌條件下實現(xiàn)脫硅增錳，提高錳金屬回收率和精煉電爐的生產(chǎn)能力，與電硅熱法比較，搖爐法工藝比較先進，可以提高14～17個百分點的錳回收率，電耗在熱兌工藝基礎上降低150～250kwh/t，生產(chǎn)穩(wěn)定可靠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種低碳錳鐵生產(chǎn)方法，該方法在搖爐中加入硅鐵FeSi75，然后將精煉爐獲得的中錳渣熱液對入搖爐中，用搖爐的搖動作用使硅鐵與中錳渣熱液充分接觸，克服中錳渣與硅鐵的比重差異，利用硅鐵中的Si與中錳渣中的MnO進行化學反應放出的熱能使硅鐵熔化，由Si置換出MnO中的Mn，使終渣含錳低于8％，在本發(fā)明中，硅鐵以冷態(tài)加入到搖爐中，利用硅鐵中的Si與中錳渣中的MnO進行放熱反應熔化硅鐵，有效地利用了熱能。
本發(fā)明由精煉爐出渣工序、搖爐配料及預精煉工序、終渣水淬工序、中間合金兌入精煉爐配料及精煉工序、低碳錳鐵熱液澆鑄工序和精整工序組成，出渣工序從精煉爐獲得含錳20～22％、溫度1500℃的中錳渣熱液，其特征在于所述搖爐配料、預精煉工序是首先向搖爐中加入0.5～80mm粒度的硅鐵FeSi75Al1.0-A，然后兌入經(jīng)稱量的中錳渣熱液，每噸中錳渣所需的硅鐵配入量為1∶0.1～0.35，將搖爐置于搖爐機上搖動，形成海浪式翻騰，翻騰的作用是使硅鐵與中錳渣熱液充分接觸，克服中錳渣與硅鐵的比重差異，利用硅鐵中Si與中錳渣中MnO進行化學反應放出的熱能使硅鐵熔化，由Si置換出MnO中Mn，達到降低渣含錳的目的。反應式為。
所述中間合金兌入精煉爐配料及精煉工序是中間合金與富錳礦按重量比1∶2.4的比值，得出富錳礦的用量，將2/3的富錳礦先加入精煉爐并熔化，然后將中間合金熱液兌入精煉爐，再加入其余的1/3富錳礦，進一步升錳降硅，使合金成分達到低碳錳鐵成分要求的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的生產(chǎn)過程是二爐聯(lián)動，兩爐均為周期作業(yè)，前一周期精煉爐產(chǎn)出的鐵水為該周期的產(chǎn)品，產(chǎn)生的副產(chǎn)物中錳渣為后一周期兌入搖爐的原料。整個爐外預精過程不需要加熱。終渣水淬工序是將除中間合金(高硅錳鐵)以外其它成分注入水池水淬的過程，經(jīng)搖爐預精煉后的終渣含錳低于8％，是理想的水泥原料。
所述精煉爐產(chǎn)出的中錳渣全部對入搖爐；搖爐置于搖爐機上，以偏心距50～150mm、45～80r/min的轉(zhuǎn)速搖動搖爐8～15min后停機，靜置3分鐘后將搖爐起吊，將爐內(nèi)上層浮渣撇入水池進行水淬渣處理，繼續(xù)起吊搖爐將中間合金通過流槽引入精煉爐。
當搖爐完成一次周期性作業(yè)、將中間合金兌入精煉爐后，將稱量硅鐵FeSi75Al1.0-A放入搖爐中，利用搖爐的余熱對硅鐵進行干燥。


圖1是本發(fā)明提出的一種低碳錳鐵生產(chǎn)方法工藝流程圖。
具體實施例方式
3200KVA精煉電爐1臺；14m3搖爐1臺，有效容積2.5～10m3；搖爐機1臺，轉(zhuǎn)速45～80r/min，偏心距50～150mm；一次作業(yè)時間8～15min；8m3渣包和鐵水包6只；50噸行車1臺。
本發(fā)明的生產(chǎn)過程涉及二爐聯(lián)動，二爐均為周期性作業(yè)，但作業(yè)周期之間又是緊密聯(lián)系的，前一周期精煉爐產(chǎn)出的鐵水為該周期的產(chǎn)品，產(chǎn)生的副產(chǎn)物中錳渣為后一周期兌入搖爐的原料。
實施例1當搖爐完成一次周期性作業(yè)排空渣及中間合金后，向搖爐加入粒度0.5～80mm的硅鐵FeSi75Al1.0-A 1055公斤，成分為(重量比)Si 74～80、C 0.1、P 0.035、S 0.02，利用搖爐余熱對硅鐵進行干燥和預熱。
從精煉爐放出的中錳渣熱液和從其它生產(chǎn)過程得到的中錳渣熱液入渣包，成分為(重量比)Mn 21、CaO 36.7、SiO232.4、MgO 3.4，計量渣液重量，向搖爐中兌入7700公斤中錳渣熱液。
將搖爐吊置于搖爐機上，以45轉(zhuǎn)/分鐘、偏心距150毫米、運轉(zhuǎn)10分鐘，利用搖爐機偏心輪產(chǎn)生的偏心力使熔體在搖爐內(nèi)形成海浪式翻騰，強化硅鐵中Si與中錳渣中MnO進行化學反應。運轉(zhuǎn)時間達到后停機，靜置3分鐘。
起吊搖爐撇浮渣入渣包水淬，取渣樣分析為Mn 6.82、SiO229.5、CaO 33.4，渣量約為3860公斤。
與搖爐作業(yè)同時，當精煉爐完成上一次周期作業(yè)排空渣及鐵水后，加入富錳礦2773公斤，成分為Mn 42、Fe 3.1、CaO 4.1、SiO27.2以及加入控制堿度1.2所需的石灰(CaO大于85)、25公斤螢石進行熔化。
控制精煉爐完成化料和搖爐撇出浮渣為同一時刻，起吊搖爐把中間合金熔體通過流槽引入精煉爐。中間合金成分為Mn 67、Si 22.3、C 0.08、P 0.06，重量為1748公斤。
再向精煉爐加入1422公斤富錳礦進行升錳降硅精煉，時間1.5小時，取樣分析成分合格后出爐，中錳渣作為下一作業(yè)周期兌入搖爐的原料，鐵水經(jīng)澆鑄、精整成為低碳錳鐵產(chǎn)品，成分Mn 81.1、Si 1.2、C0.5、P0.18，重量為2500公斤。
實施例2～4按照實施例1相同的工藝過程，中間合金與富錳礦按重量百分比1∶2.4，(富錳礦成分為Mn 42、Fe 3.1、CaO 4.1、SiO27.2)、搖爐機以80轉(zhuǎn)/分鐘、偏心距50毫米、運轉(zhuǎn)15分鐘、每噸中錳渣所需的硅鐵配入量分別為1∶0.05；1∶0.2；1∶0.35時，低碳錳鐵產(chǎn)品含錳和終渣含錳，見表2。
表2 中錳渣/硅鐵不同配比下的產(chǎn)品含錳和終渣含錳(W％)

當中錳渣/硅鐵為1∶0.05時，終渣含錳11.5，說明硅鐵量不足以還原中錳渣中的MnO，當中錳渣/硅鐵為1∶0.35時，雖然終渣含錳6.43，但中間合金的硅含量過高，使精煉爐內(nèi)錳量不足，導致產(chǎn)品錳含量不足。
實施例5～7按照實施例1相同的工藝過程，中間合金與富錳礦按重量百分比1∶2.4，(富錳礦成分為Mn 42、Fe 3.1、CaO 4.1、SiO27.2)、每噸中錳渣所需的硅鐵配入量為1∶0.2、搖爐機以60轉(zhuǎn)/分鐘、偏心距100毫米、運轉(zhuǎn)時間分別5分鐘、10分鐘、15分鐘，低碳錳鐵產(chǎn)品含錳和終渣含錳，見表3。
表3 搖爐不同作業(yè)時間下的產(chǎn)品含錳和終渣含錳(W％)

當搖爐作業(yè)時間是5分鐘時，終渣含錳13.23，當搖爐作業(yè)時間是10分鐘以上時，終渣含錳均低于8％。
權利要求
1.一種低碳錳鐵生產(chǎn)方法，由精煉爐出渣工序、搖爐配料及預精煉工序、終渣水淬工序、中間合金兌入精煉爐配料及精煉工序、低碳錳鐵熱液澆鑄工序和精整工序組成，出渣工序從精煉爐獲得含錳20～22％、溫度1500℃的中錳渣熱液，其特征在于搖爐配料、預精煉工序是首先向搖爐中加入0.5～80mm粒度的硅鐵FeSi75Al1.0-A，然后兌入經(jīng)稱量的中錳渣熱液，每噸中錳渣所需的硅鐵配入量為1∶0.1～0.35，將搖爐置于搖爐機上搖動；中間合金兌入精煉爐配料及精煉工序是中間合金與富錳礦按重量比1∶2.4的比值，計算得出富錳礦的用量，將2/3的富錳礦先加入精煉爐并熔化，然后將中間合金熱液兌入精煉爐，再加入其余的1/3富錳礦。
2.按照權利要求1所述的低碳錳鐵生產(chǎn)，其特征是生產(chǎn)二爐聯(lián)動，兩爐均為周期作業(yè)，前一周期精煉爐產(chǎn)出的鐵水為該周期的產(chǎn)品，產(chǎn)生的副產(chǎn)物中錳渣為后一周期兌入搖爐的原料。
3.按照權利要求1所述的低碳錳鐵生產(chǎn)，其特征在于精煉爐產(chǎn)出的中錳渣全部對入搖爐；搖爐置于搖爐機上，以偏心距50～150mm、45～80r/min的轉(zhuǎn)速搖動初搖爐8～15min后停機，靜置3分鐘后將搖爐起吊，將爐內(nèi)上層浮渣撇入水池進行水淬渣處理，繼續(xù)起吊搖爐將中間合金通過流槽引入精煉爐。
4.按照權利要求1所述的低碳錳鐵生產(chǎn)，其特征是當搖爐完成一次周期性作業(yè)、將中間合金兌入精煉爐后，將稱量硅鐵FeSi75Al1.0-A放入搖爐中，利用搖爐的余熱對硅鐵進行干燥。
全文摘要
一種低碳錳鐵生產(chǎn)方法，首先向搖爐中加入0.5～80mm粒度的硅鐵FeSi75A11.0－A，然后兌入經(jīng)稱量的中錳渣熱液，每噸中錳渣所需的硅鐵配入量為1∶0.1～0.35，將搖爐置于搖爐機上搖動；中間合金與富錳礦按重量比1∶2.4的比值，將2/3的富錳礦先加入精煉爐并熔化，然后將中間合金熱液兌入精煉爐，再加入其余的1/3富錳礦；在本發(fā)明中，硅鐵以冷態(tài)加入到搖爐中，利用硅鐵中Si與中錳渣中MnO進行化學反應放出的熱能使硅鐵熔化，由Si置換出MnO中Mn，有效地利用了熱能，終渣含錳低于8％。
文檔編號C22C38/04GK1804086SQ20051004874
公開日2006年7月19日 申請日期2005年12月26日 優(yōu)先權日2005年12月26日
發(fā)明者王運正, 高德云, 王寧, 張承貴, 江朝文, 王炳金, 張玉明, 楊選, 曹華云 申請人:云南文山斗南錳業(yè)股份有限公司