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电炉高碳锰铁

概念

电炉高碳锰铁：电炉高碳锰铁是含有少量硅、磷、硫杂质的Mn-Fe-C三元合金，锰铁中锰与铁之和为92%左右，含碳量6%-7%。

分类

锰铁根据其含碳量不同分为三类：低碳类：碳不大于0.7%；中碳类：碳不大于0.7%至2.0%；高碳类：碳不大于2.0%至8.0%

用途

电炉高碳锰铁：主要用于炼钢作脱氧剂、脱硫剂及合金添加剂，作为合金添加剂加入钢中能改善钢的力学性能，增强钢的强度、延展性、韧性及耐磨能力。另外随着中、低碳锰铁生产工艺的进步，高碳锰铁还可应用于生产中低碳锰铁。

冶炼工艺操作

1.冶炼方法

电炉高碳锰铁的冶炼是连续进行的，即连续加料冶炼，定时出铁。根据入炉锰矿品位的不同及炉渣碱度控制的不同，在电炉内生产高碳锰铁有熔剂法、无熔剂法、少熔剂法三种方法。

(1)熔剂法

采用碱性渣操作，炉料中除锰矿、焦炭外，还配入一定量的熔剂(石灰)并用足还原剂。采用高碱度渣操作，炉渣碱度n(CaO)/n(Si O₂)控制在1.3~1.4，以便尽量降低渣中含锰量，提高锰回收率。

(2)无熔剂法

采用酸性渣操作，炉料中不配加石灰，在还原剂不足的条件下冶炼，用这种方法生产，既可获得高碳锰铁，又可获得生产硅锰合金和中、低锰铁的含Mn30%的低磷富锰渣。其优点是电耗低，锰的综合回收率高。其不足是采用酸性渣操作，对碳质炉衬侵蚀严重，炉衬寿命较短。

(3)少熔剂法

采用介乎熔剂法和无熔剂法之间的“偏酸性渣法”。该法是配料中加入少量石灰或白云

石，将炉渣大碱度控制在0.6~0.8之间，在弱碳的条件下冶炼。生产出合格的高碳锰铁和含锰25%~40%及适量CaO低磷、低铁锰渣。此渣用于生产硅锰合金时既可减少石灰加入量又可减少因石灰潮解而增加的粉尘量，因而可改善炉料的透气性。

采用何种方法与入炉矿的品位有关。入炉矿石的品位较低一般采用熔剂法，入炉矿石的品位高(高品位进口矿)则用无熔剂法或少熔剂法生产高碳锰铁。

2.冶炼工艺操作

电炉高碳锰铁的生产操作过程主要有配料、加料、炉况维护及出铁浇铸等。

(1)配料及加料

根据配料计算得出配料比后，按锰矿石、焦碳、石灰(白云石)的顺序进行称量配料，然后通过运输系统将配好的料送到炉顶料仓或加料平台。根据炉内需要分批加入炉内。

(2)炉况维护

在电炉冶炼过程中，由于原料的波动、电气及机械设备等因素的影响，炉况难以长期保持稳定状态，总是在波动变化。因此要对炉况随时、监测，并根据其变化作出准确判断，及时采取措施调整和处理，使炉况恢复到正常状态。

(3)炉况判断及处理

炉况正常的标志是：

①作电流稳定，电极插入深度合适，电极电压正常。

②料面高度合适，冒火均匀，炉料化料均匀，电极周围刺火及塌炎现象少。

③封闭炉内炉气压力、成分、温度正常。

④炉渣成分稳定，产量稳定，各项技术经济指标良好。

⑤合金成分稳定，产量稳定，各项技术经济指标良好。

炉况的变坏不多是由于还原剂配入过多或不足以及炉渣碱度过高或过低造成的。

还原剂过多时，由于炉料电阻率减小，电流增大，电极上抬，炉内化料速度减慢，电极周围刺火严重，炉气压力与温度上升，锰的挥发损失增大，炉底温度下降，出炉困难，产品含硅量增高。此时应向电极周围适量减碳，并调整料批中焦炭的配入量。

还原剂不足时，电极下插过深，电极消耗增大，负荷上不去，电流不稳定；炉口翻渣；炉渣中含锰量升高，产品中硅低磷高，渣多铁少。此时可向电极周围附加适量焦炭，并在料批中提高焦炭配比。

炉渣碱度过高时，在炉内表现为电极上抬；料面刺火，翻渣；炉渣流动性差，出铁量少，炉渣发暗百粗糙，断面孔，冷却后很快粉化。炉渣碱度过低时，电极插入深，炉渣稀，流动

性好，渣表面皱纹少，渣中跑锰多。针对上述情况，应及时调整石灰配入量将渣碱度调整到正常范围。

(4)出铁及浇铸

正常生产电炉要按一定时间间隔定时出铁，出铁次数根据电炉大小容量而定。一般大电炉每班出铁4~5次，中小型电炉每班2~3次。根据一些厂的生产经验，在炉内冶炼状况正常的情况下，适当延长出铁间隔单间，对提高产品质量，降低焦比、电耗有较好作用。

新工艺

(1)炉料预热和预还原。日本某厂一台40000KVA封闭式锰铁电炉生产高碳锰铁时，将炉料通过一台直径3.5m,长75m的回转窑进行预热及预还原锰矿，并将氧化铁鳞和石灰干燥脱除结晶水，炉料温度达80℃时入炉。回转窑热源来自封闭电炉煤气。采用此法后电炉生产效率大大提高，电耗降低到2000kWh/t.

(2)留渣法生产高碳锰铁。此工艺的特点是利用炉渣电阻热代替电弧热，促使炉内反应区扩大，达到降低电耗、提高元素回收率和生产能力的目的。

(3)采用电子计算机控制技术，可控制炭量，调整电极，储存数据，控制料批称量系统和加料运输系统，使电炉式作稳定，电耗下降(平均达12%)，作业时间增加，炉子寿命延长。目前已被各国广泛采用。