一种高硅低磷微碳锰铁合金及其生产方法
【专利摘要】本发明是一种高硅低磷微碳锰铁合金，其特点是，包括重量百份比的原料组份为Mn75wt%～79wt%，Si11wt%～15wt%，C＜0.1wt%，P＜0.1wt%，Fe余量。其生产方法为：利用矿热炉制取的主要成份为锰60wt%～63wt%、硅28wt%～30wt%的液态微碳锰硅合金；与矿热炉制取的主要成份为氧化锰33wt%～38wt%、二氧化硅22wt%～27wt%的液态碳锰渣，按照比例注入摇包，炉外法生产出高硅低磷微碳锰铁合金。其合金密度大，质量好，用途广泛；其方法科学合理，锰、硅元素利用率高，吨钢成本低，能耗低。
【专利说明】一种高硅低磷微碳锰铁合金及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明属于黑色金属铁合金冶金【技术领域】，是一种高硅低磷微碳锰铁合金及其生产工艺。
【背景技术】
[0002]铁合金猛系合金产品，主要有金属猛、猛铁、微碳猛铁、猛娃合金、微碳猛娃合金。
[0003]金属猛主要兀素化学成份为猛不小于93.5wt%、碳不大于0.20wt%、娃不大于
1.5wt%，主要是采用电硅热法及电解重熔法生产，供冶炼高质量钢种及不锈钢等作锰元素添加剂。
[0004]锰铁主要是采用电炉或高炉生产，电炉锰铁主要元素化学成份为锰65wt%?92wt%、碳不大于2.5wt%、娃不大于4.5wt%。高炉猛铁主要元素化学成份为猛60wt%?82wt%、碳不大于7.5wt%、硅不大于1.0wt%，用于炼钢、铸造用脱氧剂和合金元素添加剂。
[0005]微碳猛铁主要元素化学成份为猛80wt%?93.5wt%、碳不大于0.15wt%、娃不大于
2.0wt%，主要是电硅热法及炉外法生产，供冶炼低碳、低磷钢种作锰元素添加剂。
[0006]猛娃合金主要元素化学成份为猛60wt%?72wt%、娃17wt%?28wt%、碳< 1.8wt%。微碳猛娃合金主要元素化学成份为猛55wt%?65wt%、娃25wt%?34wt%、碳< 0.15wt%。猛硅合金和微碳锰硅合金主要是采用矿热炉电硅热法生产，用于炼钢及铸造作合金剂、复合脱氧剂和脱硫剂。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是，克服现有技术的缺点，对现有的铁合金锰系各合金品种的化学成份、生产方法、用途诸方面进行深入研究和分析，并对现有的微碳锰硅合金及其生产方法进行实质性改进和创新，提供一种合金密度大，成本低，质量好，附加值更高，可替代电解金属锰和硅铁用于冶炼200系列不锈钢，用途广泛的高硅低磷微碳锰铁合金；并提供科学合理，猛、娃兀素利用率高，吨钢成本低，能耗低的高娃低磷微碳猛铁合金生产方法。
[0008]实现本发明目的之一采用的技术方案是，一种高硅低磷微碳锰铁合金，其特征在于，包括下述重量百份比的原料组份:
Mn75wt% ?79wt%, Sillwt% ?15wt%, C < 0.lwt%, P < 0.lwt%, Fe 余量。
[0009]实现本发明目的之二采用的技术方案是，一种高硅低磷微碳锰铁合金的生产方法，其特征，包括以下步骤:
1)首先选用矿热炉生产微碳猛娃合金，混合猛矿入炉品位:32wt%?35wt%,Mn/Fe值为9?11，合金主要成份是:Mn 60wt%?63wt%、Si 28wt%?30wt%,在微碳猛娃合金出炉后，采用炉前降碳工艺操作，去除杂质和高碳层；
2)在生产微碳锰硅合金的同时，用另外矿热炉生产碳素锰铁和碳锰渣，混合锰矿入炉品位:38wt%?42wt%，Mn/Fe值为6?8，碳锰渣主要成份是:MnO 33wt%?38wt%、S1222wt%? 27wt%，在碳锰渣出炉过程中通过炉前扒渣工艺优化处理，然后先将1240°C?1320°C的液态碳锰渣经电子称称重后，通过天车起吊方式加入摇包内；
3)再按配算比例，渣、铁比确定为1.5:1?3:1范围内，液态微碳锰硅合金通过天车起吊方式将其慢慢倒入摇包，天车电子称计量微碳锰硅合金加入量；
4)启动摇包，在充分摇动的条件下，使液态碳锰渣与液态微碳锰硅合金在高温下充分接触，根据摇包内温度的显示，当温度达到1340°C?1410°C，摇包停止摇动；
5)将摇包内渣、铁倒入过度包内；
6)最后实施多个洛罐盖洛烧铸方式,生产出合格的高娃低磷微碳猛铁合金产品。
[0010]所述步骤2)碳锰渣碱度为R2 0.6?0.8、R3 0.8?1.0。
[0011]本发明可通过选择不同的渣铁比及摇包摇动终点温度，生产出不同牌号的高硅低磷微碳猛铁合金。
[0012]本发明的依据是2Mn0+Si=2Mn+Si02还原反应原理，通过摇包摇动，使液态碳锰渣与液态微碳锰硅合金在高温下充分接触，液态碳锰渣中的氧化锰与液态微碳锰硅合金中的硅发生还原反应，生成锰和二氧化硅，使得锰元素富集。
[0013]本发明与现有技术相比进一步效果体现在:
1.本发明的高娃低磷微碳猛铁合金是一种新型铁合金产品，它打破以往猛娃合金产品成份中低硅高碳的技术屏蔽，同时该合金低磷微碳最大限度的降低了炼钢过程中有害元素进入，直接提闻了钢材质量；
2.本发明的高硅低磷微碳锰铁合金，在冶炼200系列不锈钢过程中是作为一种复合合金使用的。在钢水合金化的过程中，用来替代电解金属锰和硅铁。作为高硅低磷微碳锰铁合金，生产原料是高温液态碳锰渣和液态微碳锰硅合金，在摇包内炉外法生产出来低杂质的高品质合金。不但节省大量能源，降低合金生产成本。而且重要的是，在冶炼200系列不锈钢过程中，该合金的加入，符合该钢种要求的锰硅比；
3.本发明的高娃低磷微碳猛铁合金生产方法科学合理，米用盖洛烧铸，合金密度大，在钢水中沉降速度快，大大提高锰、硅元素的利用率，同时也降低了吨钢成本；
4.本发明利用两台大型矿热炉与一台摇包组合，充分利用设备特点，对所产合金达到提质降耗作用；
5.摇包反应后的炉渣继续作为锰硅合金生产原料，进一步实现Si— S12 — Si元素循环利用。
【具体实施方式】
[0014]本发明需要的冶炼设备，工艺操作及产品品种调整。
[0015]1、冶炼设备
实施本发明需要有两台矿热炉和一台摇包，一台矿热炉生产微碳锰硅合金，另一台矿热炉生产碳素猛铁及副产品碳猛洛。生产微碳猛娃合金矿热炉使用碳质材料砌筑，生产碳素锰铁及副产品碳锰渣的矿热炉使用碳质材料砌筑，摇包使用镁铝碳化硅砖砌筑，摇包整体摇动搅拌。
[0016]2、操作工艺
首先，要求生产微碳锰硅合金的矿热炉与生产碳锰渣的矿热炉必须配合好，确保后续工作密切配合。其次，必须保证液态微碳锰硅合金成份，液态碳锰渣中锰含量、碱度、温度符合要求。液态碳锰渣是经过炉前扒渣工艺，经电子称称重后，通过天车起吊方式加入摇包内的。高温液态微碳锰硅合金必须经过炉前降碳工艺操作后，通过天车起吊方式将其慢慢倒入摇包，天车电子称计量液态微碳锰硅合金加入量，此项工作必须细心操作，确保液态微碳锰硅合金加入量的准确性。摇包启动后，要认真观察摇包内温度的显示表，当温度达到要求时，立即停止摇动。将摇包内渣、铁倒入过度包内。然后，实施多个渣罐盖渣浇铸。
[0017]3、广品品种调整
实施本发明，通过选择不同的渣铁比及摇动终点温度，可生产出不同牌号的高硅低磷微碳猛铁合金。
[0018]实施例1:
一种高硅低磷微碳锰铁合金，以液态微碳锰硅合金、碳锰渣生产FeMn79SillC0.1P0.1合金；
配料:液态微碳锰硅合金 2210Kg，含量为 Mn:62.78wt%、S1:28.35wt%、C:0.12wt%、P:0.086wt%，余量为 Fe ;液态碳锰渣 6330 Kg，含量为 MnO:33.2wt%、S12:22.37wt%、CaO:14.61wt%、Mg0:4.58wt%、Al2O3:11.72wt%、Fe0:0.744wt%。
[0019]设备:容积为8M3，频率为20?50Hz变频摇包。采用镁铝碳化硅砖内衬，整体摇动搅拌方式。
[0020]生产过程:先加入液态碳锰渣，后加入液态微碳锰硅合金。用反应放热维持摇包内渣铁温度，反应达到1410°C时，停止摇包。将铁、渣倒入过度包内，然后用多个渣罐盖渣浇铸。测定合金的成份为:Mn:78.75wt%、S1:10.86wt%、C:0.086wt%、P:0.078wt%、S:0.011wt%、余量为 Fe ;渣的成份为:MnO:18.58wt%、S12:44.52wt%、CaO:12.95wt%、MgO:
3.81wt%、Al2O3:10.75wt%、Fe0:0.288wt%。
[0021]所产渣为锰硅合金生产原料，达到Si — Si02 — Si元素循环利用。
[0022]实施例2:
一种高硅低磷微碳锰铁合金，以液态微碳锰硅合金、碳锰渣生产FeMn77Sil3C0.1P0.1合金；
配料:液态微碳锰硅合金 2850Kg，含量为 Mn:62.52wt%、S1:28.15wt%、C:0.13wt%、P:0.087wt%，余量为 Fe ;液态碳锰渣 5750 Kg，含量为 MnO:33.8wt%、S12:22.57wt%、CaO:14.81wt%、Mg0:4.38wt%、Al2O3:10.89wt%、Fe0:0.812wt%。
[0023]设备:容积为8M3，频率为20?50Hz变频摇包。采用镁铝碳化硅砖内衬，整体摇动搅拌方式。
[0024]生产过程:先加入液态碳锰渣，后加入液态微碳锰硅合金。用反应放热维持摇包内渣铁温度，反应达到1385 °C时，停止摇包。将铁、渣倒入过度包内，然后用多个渣罐盖渣浇铸。测定合金的成份为:Mn:77.05wt%、S1:13.21wt%、C:0.075wt%、P:0.069wt%、S:0.011wt%、余量为 Fe ;渣的成份为:MnO:18.16wt%、S12:42.78wt%、CaO:11.84wt%、MgO:
3.86wt%、Al2O3:10.llwt%、FeO:0.422wt%。
[0025]所产渣为锰硅合金生产原料，达到Si — Si02 — Si元素循环利用。
[0026]实施例3:
一种高硅低磷微碳锰铁合金，以液态微碳锰硅合金、碳锰渣生产FeMn75Sil5C0.1P0.1
I=1-Wl O
[0027]配料:液态微碳锰硅合金3450 Kg，含量为:Mn:61.83wt%、S1:28.4wt%、C:0.llwt%、P:0.098wt%,余量为 Fe ;液态碳锰渣 5650 Kg，含量为:MnO:33.6wt%、S12:22.4wt%> CaO:14.32wt%> MgO:3.98wt%> Al2O3: 12.41wt%> FeO:0.55wt%。
[0028]设备:容积为8M3，频率为20?50Hz变频摇包。采用镁铝碳化硅砖内衬，整体摇动搅拌方式。
[0029]生产过程:先加入液态碳锰渣，后加入液态微碳锰硅合金。启动摇包，当反应温度达到1340°C时，立即停止摇动。将摇包内渣、铁倒入过度包内。然后用多个渣罐进行盖渣浇铸。测定合金的成份为:Mn:75.13wt%、S1:14.78wt%、C:0.085wt%、P:0.081wt%、S:0.011wt%、余量为 Fe。渣的成分为:Mn:18.51wt%、S12:42.23.wt%、CaO:14.13wt%、MgO:
4.01wt%> Al2O3Il.52wt%> FeO:0.24wt%。
[0030]所产渣为锰硅合金生产原料，达到Si — S12 — Si元素循环利用。
[0031]本发明并不局限本具体实施例，本领域技术人员不经过创造性劳动的简单复制和改进仍属于本发明权利要求所保护的范围。
【权利要求】
1.一种高硅低磷微碳锰铁合金，其特征在于，包括下述重量百份比的原料组份:
Mn75wt% ?79wt%, Sillwt% ?15wt%, C < 0.lwt%, P < 0.lwt%, Fe 余量。
2.—种高硅低磷微碳锰铁合金的生产方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)首先选用矿热炉生产微碳猛娃合金，混合猛矿入炉品位:32wt%?35wt%,Mn/Fe值为9?11,合金主要成份是:Mn 60wt%?63wt%、Si 28wt%?30wt%,在微碳猛娃合金出炉后采用炉前降碳工艺操作，去除杂质和高碳层； 2)在生产微碳锰硅合金的同时，用另外矿热炉生产碳素锰铁和碳锰渣，混合锰矿入炉品位:38wt%?42wt%，Mn/Fe值为6?8，碳锰渣主要成份MnO 33wt%?38wt%、Si02 22wt%?27wt%,在碳锰渣出炉过程中，通过炉前扒渣工艺优化处理； 然后先将1240°C?1320°C的液态碳锰渣经电子称称重后，通过天车起吊方式加入摇包内； 3)再按配算比例，渣、铁比确定为1.5:1?3:1范围内，液态微碳锰硅合金通过天车起吊方式将其慢慢倒入摇包，天车电子称计量微碳锰硅合金加入量； 4)启动摇包，在充分摇动的条件下，使液态碳锰渣与液态微碳锰硅合金在高温下充分接触，根据摇包内温度的显示，当温度达到1340°C?1410°C，摇包停止摇动； 5)将摇包内渣、铁倒入过度包内； 6)最后实施多个洛罐盖洛烧铸方式,生产出合格的高娃低磷微碳猛铁合金产品。
3.根据权利要求2所述高硅低磷微碳锰铁合金的生产方法，其特征在于，所述步骤2)碳锰渣碱度为R2 0.6?0.8、R3 0.8?1.0。
【文档编号】C22B4/06GK104451300SQ201410772515
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】刘维国, 史万利, 宋福良, 谷立国, 马荣新, 柏森, 崔金鹏, 陈建华 申请人:中钢集团吉林铁合金股份有限公司