高碳锰铁低碳锰铁是不锈钢、高锰耐热钢、合金钢、结构钢、工具钢和电焊条的重要原料之一,它既可以作为合金元素的添加剂,又可作为脱氧脱硫剂,广泛用于低碳含锰特殊钢种和军工用钢生产。硅热法和吹氧法是目前生产低碳锰铁的主要方法,但是硅热法存在热能利用差、锰回收率低、生产成本高等缺点,吹氧法则存在锰氧化严重、锰硅合金消耗大等问题。针对液相法的种种不足,固相法制备低碳锰铁成为新的研究方向。本文对低碳锰铁的研究现状进行了详细的阐述,在前人研究基础上提出预氧化-真空脱碳工艺来制备低碳锰铁,在热力学计算的基础上通过实验分别对氧化焙烧及真空脱碳过程进行了研究,借助热重分析仪,研究了高碳锰铁氧化过程的动力学,借助分析化学、扫描电子显微技术等手段考察了温度、时间等参数对焙烧及真空脱碳效果的影响。热力学计算的结果表明：0-1500℃范围内空气中焙烧时,锰及铁焙烧时会氧化,改变温度和氧分压理论上可对氧化产物进行控制,同时,锰铁中的碳化锰能够与氧气反应、脱碳；低于大气压的条件下碳化锰能与氧化锰发生固相间的脱碳反应,且体系压强明显影响该反应过的热力学平衡温度,体系压力越小,反应平衡温度越低,当残压为2Pa时,相比于常压下可降低约500℃。实验研究表明,焙烧过程存在部分氧化脱碳,当200-325目物料在600℃加热3h时物料氧化增重达到10.15%,增氧率为7.27%,物料中13.17%碳被脱除,随后焙烧3h的高碳锰铁在1100℃脱碳脱碳4h时制备出含碳0.47%的低碳锰铁。SEM-EDS表明焙烧后碳化锰与氧化锰共存于锰铁颗粒中,其中氧化锰存在于颗粒表面,碳化锰在锰铁颗粒中均匀分布,真空脱碳时,反应将从颗粒表面开始,逐渐向颗粒内部扩散。焙烧过程温度、料层F/M(堆积料层与空气直接接触的外表面积与其质量比)等因素对预氧化增重率的影响研究显示,在700℃焙烧更容易对物料氧化增重进行控制,为提高焙烧效率并使氧化均匀,对100-200目物料氧化时其料层F/M不宜超过29.71mm2/g,200-325目物料料层F/M不宜超过59.42mm2/g。对氧化过程动力学研究结果表明,10-60min内氧化过程受化学反应控制,反应的表观活化能为45.45kJ/mol。对真空脱碳过程温度、保温时间、物料增重等因素的研究结果表明,通过升高温度、延长保温时间、提高焙烧增重率有利于真空脱碳,但也会导致锰损失增加、残氧高等问题。综合考虑,高碳锰铁实验规模高于700g条件下的优化参数为：物料预氧化增重率8%,脱碳温度1100℃,保温时间小于4h。