本发明属于硅锰合金生产领域，特别涉及一种硅钢用高纯硅锰铁合金及其制备方法。
背景技术：
1、电工钢也称硅钢，是制造电机、变压器铁芯以及各种电器元件最重要的磁性材料之一。硅钢制造工艺复杂，工序多，成分控制严格。不同元素对硅钢的性能具有不同的影响。以冷轧无取向低碳低硅电工钢为例说明硅钢中各元素的作用。硅元素是硅钢的主合金元素，能够提高硅钢的电阻率，从而降低铁损，低硅硅钢的硅含量一般为0.3％～1.2％之间。硅钢中的锰元素能与硫元素结合生成mns，改善硅钢的热轧塑性，同时促进晶粒长大提高磁性能，低硅硅钢锰元素含量一般为0.2％～0.6％。磷元素能够提高硅钢的电阻率、促进晶粒长大、改善冲片性、减轻磁时效，但是过量的磷也会导致加工性能变差，低硅硅钢磷元素一般控制在0.02％左右。碳元素是有害元素，碳含量增加会导致铁损增加，还能引起磁时效，因此成品碳含量一般小于0.003％。硫元素是有害元素，硫含量提高，铁损明显增高，热脆性也增高，低硅硅钢的硫含量一般小于0.01％。铝元素与硅元素的作用相似，能够提高电阻率、促进晶粒长大，从而降低铁损。但是酸溶铝增多，即aln增加，从而导致铁损增加。铝元素一般控制在0.01％～0.03％范围。钛、钒、铌都是有害元素，能够形成多种夹杂物，细化晶粒，提高铁损，一般应控制在0.008％以下。铬元素能提高电阻率，改善力学性能，一定含量的铬能够改善脱碳退火时底层质量。但是过量铬也会阻碍脱碳退火。铜元素可以改善磁性，但是会引起硅钢表面状态不好。钙元素加入能够在硅钢中形成硫化钙，促进硫化锰的析出，增大硫化锰晶粒长大。
2、硅钢的一般冶炼流程主要包括铁水脱硫、转炉炼钢、真空处理、连铸成坯。其中真空处理最常用的是rh真空处理法。钢水在rh炉中脱碳和脱氧结束后，传统的做法是顺序加入铝、硅铁、磷铁和金属锰。为了防止合金污染钢水，此处需加入高纯的硅铁和高纯的金属锰。根据生产实践，此时加入的硅和锰的质量比一般为1.5～2.2。硅铁和金属锰加入钢水中会产生溶化热，往往导致钢水过温，此时需要加入冷铁降温，以便达到连铸的温度要求。此外，硅铁和金属锰分别加入的方式还增加了rh炉的高位料仓配置和操作复杂度。如果把高纯硅铁和金属锰按照一定的比例预熔成一定成分的高纯硅锰合金，那么将有效降低溶化热的影响和操作难度，有利于缩短rh冶炼时间，提高硅钢的生产效率。目前工业上应用的硅锰合金的硅锰比一般为0.2～0.5之间，而且其杂质含量无法满足硅钢冶炼的需要，因此目前没有满足硅钢rh真空处理时需要的高纯硅锰合金。
3、传统硅锰合金是在矿热炉中冶炼，一般硅含量为10％～30％。当需要提高硅锰合金中的硅含量，那么就必须增加二氧化硅和焦炭的量。当炉料中的配碳量较大时，炉料电阻率减小，导电性增强，电表电流上涨、电极上抬焦炭层增厚，焦炭层的部位上移，炉熔池塌缩小，刺火塌料现象增多，这种现象如果持续下去，则会由于电极插入深度不够，使高温区上移，炉口温度升高，电极上抬严重，炉内塌料增多，炉底温度降低，二氧化硅得不到充分还原，合金中含硅量反而下降，同时出铁排渣不畅，对于封闭炉则会出现炉气压力升高且不稳定的现象。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种硅钢用高纯硅锰合金及其制备方法。该硅钢用高纯硅锰合金是一种高纯多元铁合金，其成分按重量百分含量为：硅50％～60％、锰25％～35％、余量为铁和不可避免的杂质；硅钢冶炼时使用本合金可以同步提高钢水中的硅和锰含量，缩短冶炼时间，降低钢水升温，减少冷铁用量，从而降低了硅钢生产成本、提高了硅钢生产效率。
2、本发明所述的硅钢用高纯硅锰合金的成分按重量百分含量为：硅50％～60％、锰25％～35％、铌≤0.01％、钒≤0.01％、钛≤0.01％、碳≤0.012％、磷≤0.02％、硫≤0.01％、钙≤0.05％、铝≤0.03％、铬≤0.05％、铜≤0.1％、余量为铁。
3、进一步的，所述的硅钢用高纯硅锰合金的成分按重量百分含量为：硅54％～56％、锰27％～28％、铌≤0.01％；钒≤0.01％；钛≤0.01％；碳≤0.012％；磷≤0.02％；硫≤0.01％；钙≤0.05％；铝≤0.03％；铬≤0.05％；铜≤0.1％；余量为铁。
4、更进一步的，所述的硅钢用高纯硅锰合金的成分按重量百分含量为：硅54％～56％；锰32％～33％；铌≤0.01％；钒≤0.01％；钛≤0.01％；碳≤0.012％；磷≤0.02％；硫≤0.01％；钙≤0.05％；铝≤0.03％；铬≤0.05％；铜≤0.1％；余量为铁。
5、本发明的硅钢用高纯硅锰铁合金为粒状，其粒径范围为1mm～100mm，优选范围为10～50mm。
6、上述硅钢用高纯硅锰合金的制备方法，包括如下具体步骤：
7、①在中频感应炉中融化金属硅或晶硅粉混合物，控制熔体温度为1500℃～1700℃；
8、②把融化的硅液倒入装有金属锰片和金属铁片的钢包一中，利用熔化热使金属锰片和金属铁片完成熔炼；
9、③把钢包一中的硅液、金属锰和金属铁的混合物倒入钢包二中，进一步让熔体成分均匀；
10、④把钢包二中的合金液浇铸成合金锭；
11、⑤合金锭冷却后，渣金分离，精整获得成品。
12、其中，金属硅：金属锰片：金属铁片的质量比为50～60:25～35:25～5。
13、所述的晶硅粉混合物是指光伏用晶体硅切割粉和石灰粉的混合物；其中，光伏用晶体硅切割粉：石灰粉：金属锰片：金属铁片的质量比为60～80:3～7:25～35:25～5。
14、优选的，金属硅为工业纯硅，其硅含量≥99.5％。
15、金属锰片是电解金属锰片，mn≥99.9％。
16、所述金属铁片是硅钢片冲压裁切边角料，其成分按重量百分比为：硅≤2％；铌≤0.002％；钒≤0.002％；钛≤0.002％；碳≤0.01％；磷≤0.005％；硫≤0.03％；钙≤0.05％；铝≤0.1％；铬≤0.05％；铜≤0.1％；余量为铁。
17、光伏用晶体硅切割粉的成分按重量百分含量为：金属硅≥78％；二氧化硅≤20％；铌≤0.015％；钒≤0.015％；钛≤0.02％；碳≤2％；磷≤0.02％；硫≤0.01％；钙≤0.05％；铝≤0.2％；铬≤0.05％；铜≤0.1％；铁≤0.5％，水分≤1％；
18、所使用的石灰粉成分须达到yb/t 042-2014所规定的普通冶金石灰一级以上。
19、中频感应炉是采用石墨坩埚作为炉衬，石墨坩埚和感应线圈之间采用刚玉质耐火材料。
20、当使用金属硅熔炼时，控制熔体温度为1500℃～1600℃；当使用光伏用晶体硅切割粉熔炼时，控制熔体温度为1600℃～1700℃为宜。
21、本发明所提供的新的高纯硅锰合金，其成分能够满足硅钢rh真空处理工艺的要求，尤其是硅锰比范围能够适应大部分硅钢的冶炼需求，杂质含量满足硅钢的需求。在硅钢冶炼中，一次操作同时加入硅和锰，减少了rh炉高位料仓的配置，减少了投料的操作，提高了炼钢效率；投入钢水后温升，明显低于高纯硅铁和金属锰分别投入钢水后产生的温升，减少甚至取消了冷铁添加量，降低了成本和操作复杂度。
22、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
23、1、本发明公开的一种新的高纯硅锰合金的制备方法，把融化的液体硅兑掺到室温的金属锰和金属铁中，利用金属溶化热把金属锰和金属铁充分融化，并形成高纯硅锰合金，该工艺不需要额外融化铁和锰，减少了熔炼环节，避免了杂质引入，烧损少，收得率高，节约了能源，降低了生产成本。
24、2、本发明公开的一种新的高纯硅锰合金的制备方法，利用光伏用晶体硅切割粉和造渣剂熔炼获得高纯硅，满足了高纯硅锰对杂质含量的要求，并且降低了生产成本。同时，硅钢原料成分与高纯硅锰成分要求一致，利用硅钢片冲压裁切边角料生产高纯硅锰合金，避免引入新的杂质成分，增加了废钢的回收利用，进一步降低了生产成本。