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硅锰合金的冶炼要点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。当前,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-023,---、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-----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<,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=~<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+4C=1Mn3C+SiO2+CO33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=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,电流上涨电极上抬,坩埚缩小,疵火塌料现象增多,炉口的外观和炼硅铁时的还原剂过多时有些相同,由于炉料中有过多的还原剂,二氧化硅还原较多因而合金中硅高。若还原剂过剩量太大,电极上抬很严重,炉底温度低,合金中硅含量反而下降。当炉料中还原剂不足时,电极下插深,炉口火焰低,发暗,由于还原剂不足,渣中二氧化硅高,渣发粘,出铁时铁渣不分,合金中硅低碳高。配碳量是根据公式计算出来