专利名称：一种低碳锰铁生产方法
技术领域：
本发明涉及锰系铁合金产品的生产技术，特别是一种低碳锰铁的生产方法。
背景技术：
相关技术手册中通常把中低碳锰铁归为一大类产品，实际上由于产品含碳量不同，其生产工艺是有所区别的。低碳锰铁含碳量小于0.7％，中碳锰铁含碳量＞0.7％≤2.0％，中低碳锰铁广泛应用于特殊钢和电焊条的生产，目前世界上每生产一吨钢平均消耗低碳锰铁约合0.7～1.0公斤。
有三类生产中低碳锰铁的方法电硅热法、摇炉法、吹氧法。而每一大类根据其不同特点有派生出多种方法，如电硅热法又分冷、热装法、低碱度法；摇炉法又分摇炉炉外预精炼法、摇炉精炼法；吹氧法分吹氧脱碳法和吹氧脱硅法。总之，各种方法都有它的优点和不足，有的是着重热能的利用，有的是着重提高锰的回收率，还有的两者兼而有之。
用电硅热法和摇炉法生产低碳锰铁，产品含碳主要来自于电炉中自培电极的熔蚀。
电硅热法初期采用的是冷装料工艺，就是将锰硅合金锭与锰矿、石灰等装入精炼炉中。20世纪60年代末，将液态锰硅合金倒入精炼炉的热兑工艺研究成功，与冷装料工艺相比，每吨中低碳锰铁电耗下降400～800kwh/t，显示出较大的竞争优势，很快由热兑取代了冷装工艺，成为中低碳锰铁生产的主流，目前用热兑法生产的中低碳锰铁占80％以上，但渣含锰与冷装料工艺相当在20％左右，目前一般把热兑工艺产生的渣作为生产锰硅合金的原料。
摇炉法冶炼中低碳锰铁是20世纪70年代后才发展起来的一种节能型冶炼新技术，该法在热兑工艺的基础上，将精炼炉出来的中锰渣与锰硅炉出来的锰硅液在摇包里进行热兑，在较好的搅拌条件下实现脱硅增锰，提高锰金属回收率和精炼电炉的生产能力，与电硅热法比较，摇炉法工艺比较先进，可以提高14～17个百分点的锰回收率，电耗在热兑工艺基础上降低150～250kwh/t，生产稳定可靠。
发明内容
本发明提供一种低碳锰铁生产方法，该方法在摇炉中加入硅铁FeSi75，然后将精炼炉获得的中锰渣热液对入摇炉中，用摇炉的摇动作用使硅铁与中锰渣热液充分接触，克服中锰渣与硅铁的比重差异，利用硅铁中的Si与中锰渣中的MnO进行化学反应放出的热能使硅铁熔化，由Si置换出MnO中的Mn，使终渣含锰低于8％，在本发明中，硅铁以冷态加入到摇炉中，利用硅铁中的Si与中锰渣中的MnO进行放热反应熔化硅铁，有效地利用了热能。
本发明由精炼炉出渣工序、摇炉配料及预精炼工序、终渣水淬工序、中间合金兑入精炼炉配料及精炼工序、低碳锰铁热液浇铸工序和精整工序组成，出渣工序从精炼炉获得含锰20～22％、温度1500℃的中锰渣热液，其特征在于所述摇炉配料、预精炼工序是首先向摇炉中加入0.5～80mm粒度的硅铁FeSi75Al1.0-A，然后兑入经称量的中锰渣热液，每吨中锰渣所需的硅铁配入量为1∶0.1～0.35，将摇炉置于摇炉机上摇动，形成海浪式翻腾，翻腾的作用是使硅铁与中锰渣热液充分接触，克服中锰渣与硅铁的比重差异，利用硅铁中Si与中锰渣中MnO进行化学反应放出的热能使硅铁熔化，由Si置换出MnO中Mn，达到降低渣含锰的目的。反应式为。
所述中间合金兑入精炼炉配料及精炼工序是中间合金与富锰矿按重量比1∶2.4的比值，得出富锰矿的用量，将2/3的富锰矿先加入精炼炉并熔化，然后将中间合金热液兑入精炼炉，再加入其余的1/3富锰矿，进一步升锰降硅，使合金成分达到低碳锰铁成分要求的生产方法。
本发明的生产过程是二炉联动，两炉均为周期作业，前一周期精炼炉产出的铁水为该周期的产品，产生的副产物中锰渣为后一周期兑入摇炉的原料。整个炉外预精过程不需要加热。终渣水淬工序是将除中间合金(高硅锰铁)以外其它成分注入水池水淬的过程，经摇炉预精炼后的终渣含锰低于8％，是理想的水泥原料。
所述精炼炉产出的中锰渣全部对入摇炉；摇炉置于摇炉机上，以偏心距50～150mm、45～80r/min的转速摇动摇炉8～15min后停机，静置3分钟后将摇炉起吊，将炉内上层浮渣撇入水池进行水淬渣处理，继续起吊摇炉将中间合金通过流槽引入精炼炉。
当摇炉完成一次周期性作业、将中间合金兑入精炼炉后，将称量硅铁FeSi75Al1.0-A放入摇炉中，利用摇炉的余热对硅铁进行干燥。
图1是本发明提出的一种低碳锰铁生产方法工艺流程图。
具体实施例方式
3200KVA精炼电炉1台；14m3摇炉1台，有效容积2.5～10m3；摇炉机1台，转速45～80r/min，偏心距50～150mm；一次作业时间8～15min；8m3渣包和铁水包6只；50吨行车1台。
本发明的生产过程涉及二炉联动，二炉均为周期性作业，但作业周期之间又是紧密联系的，前一周期精炼炉产出的铁水为该周期的产品，产生的副产物中锰渣为后一周期兑入摇炉的原料。
实施例1当摇炉完成一次周期性作业排空渣及中间合金后，向摇炉加入粒度0.5～80mm的硅铁FeSi75Al1.0-A 1055公斤，成分为(重量比)Si 74～80、C 0.1、P 0.035、S 0.02，利用摇炉余热对硅铁进行干燥和预热。
从精炼炉放出的中锰渣热液和从其它生产过程得到的中锰渣热液入渣包，成分为(重量比)Mn 21、CaO 36.7、SiO232.4、MgO 3.4，计量渣液重量，向摇炉中兑入7700公斤中锰渣热液。
将摇炉吊置于摇炉机上，以45转/分钟、偏心距150毫米、运转10分钟，利用摇炉机偏心轮产生的偏心力使熔体在摇炉内形成海浪式翻腾，强化硅铁中Si与中锰渣中MnO进行化学反应。运转时间达到后停机，静置3分钟。
起吊摇炉撇浮渣入渣包水淬，取渣样分析为Mn 6.82、SiO229.5、CaO 33.4，渣量约为3860公斤。
与摇炉作业同时，当精炼炉完成上一次周期作业排空渣及铁水后，加入富锰矿2773公斤，成分为Mn 42、Fe 3.1、CaO 4.1、SiO27.2以及加入控制碱度1.2所需的石灰(CaO大于85)、25公斤萤石进行熔化。
控制精炼炉完成化料和摇炉撇出浮渣为同一时刻，起吊摇炉把中间合金熔体通过流槽引入精炼炉。中间合金成分为Mn 67、Si 22.3、C 0.08、P 0.06，重量为1748公斤。
再向精炼炉加入1422公斤富锰矿进行升锰降硅精炼，时间1.5小时，取样分析成分合格后出炉，中锰渣作为下一作业周期兑入摇炉的原料，铁水经浇铸、精整成为低碳锰铁产品，成分Mn 81.1、Si 1.2、C0.5、P0.18，重量为2500公斤。
实施例2～4按照实施例1相同的工艺过程，中间合金与富锰矿按重量百分比1∶2.4，(富锰矿成分为Mn 42、Fe 3.1、CaO 4.1、SiO27.2)、摇炉机以80转/分钟、偏心距50毫米、运转15分钟、每吨中锰渣所需的硅铁配入量分别为1∶0.05；1∶0.2；1∶0.35时，低碳锰铁产品含锰和终渣含锰，见表2。
表2 中锰渣/硅铁不同配比下的产品含锰和终渣含锰(W％)
当中锰渣/硅铁为1∶0.05时，终渣含锰11.5，说明硅铁量不足以还原中锰渣中的MnO，当中锰渣/硅铁为1∶0.35时，虽然终渣含锰6.43，但中间合金的硅含量过高，使精炼炉内锰量不足，导致产品锰含量不足。
实施例5～7按照实施例1相同的工艺过程，中间合金与富锰矿按重量百分比1∶2.4，(富锰矿成分为Mn 42、Fe 3.1、CaO 4.1、SiO27.2)、每吨中锰渣所需的硅铁配入量为1∶0.2、摇炉机以60转/分钟、偏心距100毫米、运转时间分别5分钟、10分钟、15分钟，低碳锰铁产品含锰和终渣含锰，见表3。
表3 摇炉不同作业时间下的产品含锰和终渣含锰(W％)
当摇炉作业时间是5分钟时，终渣含锰13.23，当摇炉作业时间是10分钟以上时，终渣含锰均低于8％。
权利要求
1.一种低碳锰铁生产方法，由精炼炉出渣工序、摇炉配料及预精炼工序、终渣水淬工序、中间合金兑入精炼炉配料及精炼工序、低碳锰铁热液浇铸工序和精整工序组成，出渣工序从精炼炉获得含锰20～22％、温度1500℃的中锰渣热液，其特征在于摇炉配料、预精炼工序是首先向摇炉中加入0.5～80mm粒度的硅铁FeSi75Al1.0-A，然后兑入经称量的中锰渣热液，每吨中锰渣所需的硅铁配入量为1∶0.1～0.35，将摇炉置于摇炉机上摇动；中间合金兑入精炼炉配料及精炼工序是中间合金与富锰矿按重量比1∶2.4的比值，计算得出富锰矿的用量，将2/3的富锰矿先加入精炼炉并熔化，然后将中间合金热液兑入精炼炉，再加入其余的1/3富锰矿。
2.按照权利要求1所述的低碳锰铁生产，其特征是生产二炉联动，两炉均为周期作业，前一周期精炼炉产出的铁水为该周期的产品，产生的副产物中锰渣为后一周期兑入摇炉的原料。
3.按照权利要求1所述的低碳锰铁生产，其特征在于精炼炉产出的中锰渣全部对入摇炉；摇炉置于摇炉机上，以偏心距50～150mm、45～80r/min的转速摇动初摇炉8～15min后停机，静置3分钟后将摇炉起吊，将炉内上层浮渣撇入水池进行水淬渣处理，继续起吊摇炉将中间合金通过流槽引入精炼炉。
4.按照权利要求1所述的低碳锰铁生产，其特征是当摇炉完成一次周期性作业、将中间合金兑入精炼炉后，将称量硅铁FeSi75Al1.0-A放入摇炉中，利用摇炉的余热对硅铁进行干燥。
全文摘要
一种低碳锰铁生产方法，首先向摇炉中加入0.5～80mm粒度的硅铁FeSi75A11.0－A，然后兑入经称量的中锰渣热液，每吨中锰渣所需的硅铁配入量为1∶0.1～0.35，将摇炉置于摇炉机上摇动；中间合金与富锰矿按重量比1∶2.4的比值，将2/3的富锰矿先加入精炼炉并熔化，然后将中间合金热液兑入精炼炉，再加入其余的1/3富锰矿；在本发明中，硅铁以冷态加入到摇炉中，利用硅铁中Si与中锰渣中MnO进行化学反应放出的热能使硅铁熔化，由Si置换出MnO中Mn，有效地利用了热能，终渣含锰低于8％。
文档编号C22C38/04GK1804086SQ20051004874
公开日2006年7月19日 申请日期2005年12月26日 优先权日2005年12月26日
发明者王运正, 高德云, 王宁, 张承贵, 江朝文, 王炳金, 张玉明, 杨选, 曹华云 申请人:云南文山斗南锰业股份有限公司