硅锰合金的冶炼.doc

关于硅锰合金的冶炼方式和方法 邓绍鑫、邓元华 内容摘要：硅锰合金是炼钢中常用的复合脱氧剂，因此，世界上对于硅锰合金的冶炼都十分的重视。本文通过对硅锰合金的冶炼过程进行剖析阐述，客观上总结了国内外硅锰合金冶炼的技术手段和方法。 关键词：硅锰合金 复合脱氧剂 冶炼 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。 硅锰合金可在大中小型矿热炉内采取连续式操作进行冶炼。目前，世界上硅锰合金电炉正向大型化、全封闭的方向发展，南非1975年投产了一台88000KVA的大型硅锰合金电炉。 表1-1某厂冶炼中低碳锰铁自用硅锰合金牌号及成分 牌 号 Si% Mn% C% P% 适用范围 汉字 代号 不小于 不大于 特一类 SiMn-0 23,0 65.0 0.3 0.19 FeMn83C0.4 一类硅锰 SiMn-1 20.0 66.0 0.5 0.19 FeMn80C0.7 二类硅锰 SiMn-2 19.0 67.0 0.8 0.19 FeMn78C1.0 三类硅锰 SiMn-3 17.0 68.0 1.3 0.19 FeMn75C1.5 生产硅锰合金的原料有锰矿、富锰渣、硅石、焦炭。 生产硅锰合金可使用一种锰矿或几种锰矿（包括富锰渣）的混合矿。为保证炼出合格产品，矿石中的锰铁比和锰磷比应满足一定要求，见表1-2所示。所用的锰矿含锰越高， 表1-2 炼制合金 要 求 Mn%≥ Mn/Fe≥ P/Mn≤ SiMn-0 37 7 0.0020 SiMn-1 35 6 0.0025 SiMn-2 33 5.5 0.0025 SiMn-3 31 5.0 0.0025 Mn60Si20 31 4.5 0.0025 Mn60Si17 30 4.5 0.0030 Mn60Si14 30 3.5 0.0035 图1-1 各项指标越好，图1-1为锰矿品位对硅锰合金技术经济指标的影响。锰矿中二氧化硅含量通常不受限制。采用含二氧化硅较高的锰矿（30~40%SiO2）来冶炼硅锰合金在技术上是允许的，在资源利用上是合理的。 锰矿中的杂质P2O5要低，P2O5使合金中磷含量升高。锰矿粒度一般为10~80mm，小于10mm不超过总量的10%。 对于硅石的要求，SiO2≥97%，P2O5＜0.02，粒度10~40mm，不带泥土及杂物。 对于焦炭的要求，固定碳≥84%，灰分≤14%，焦炭粒度，一般中小电炉使用3~13mm，大电炉使用5~25mm。 对于石灰的要求与碳素锰铁对石灰的要求相同。 为了改善硅的还原，炉料中必须有足够的SiO2使在酸性渣中进行冶炼，渣中SiO2过高，会使排渣困难，通常冶炼硅锰合金的炉渣成分： （SiO2）=34~42%， CaO+MgO =0.6~0.8 Mn＜8% SiO2 锰的高价氧化物不稳定，受热后容易分解和被CO还原成低价的氧化物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。 由于锰与碳组成稳定的化合物Mn3C，用碳还原MnO得到的不是纯锰，而是锰的化合物Mn3C。 MnO·SiO2+ 4 C= 1 Mn3C+SiO2+CO 3 3 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。 温度升高，硅也被还原出来，其反应式是： SiO2+2C=Si+2CO 由于硅与锰生成比Mn3C更稳定地化合物MnSi，当硅遇到了Mn3C时，Mn3C中的碳被排挤出来，使合金含碳量下降，其反应式为： 1/3Mn3C+Si=MnSi+1/3C 被还原出来的硅越多，碳化物破坏得越彻底，合金的含碳量就越低。 用碳还原炉料中的硅和锰生产硅锰合金，其总反应式： MnO·SiO2+3C=MnSi+3CO △Fo=3821656.6-2435.67T 由于还原出来的硅与锰结合生成MnSi，从而改善了还原条件。 合金中的含硅量越低，SiO2的开始还原温度越低，例如，冶炼硅锰20时，SiO2开始还原温度为1763K，冶炼硅锰14时为1748K。 生产硅锰合金的工艺与生产碳素锰铁基本相同，但在炉况的掌握上比生产碳素锰铁要难些。为此在操作上更要求做到精心细致，正确的判断炉况和及时处理。 正常炉况的标志是电极插入深度合适，炉料均匀下沉，炉口冒火均匀，成分稳定和各项技术经济指标良好。准确的配料比是保证得到正常炉况的关键。 配料比中的主要问题是配碳量问题。当炉料中还原剂过多时，炉料导电性增强，电流