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锰铁合金吹氧技术的应用

"锰铁合金氧气顶吹转炉脱碳冶炼中碳锰铁,某单位合作研制的氧气顶吹转炉脱碳冶炼中低碳锰铁,工艺流程如图38-11所示。该工艺以普通锰矿在电炉中生产含Mn> 63%, P<0. 25%的液态高碳锰铁为原料,经装入0. 8t氧气顶吹转炉内吹炼脱碳,生产出含碳量小于1. 5%的中碳锰铁。吹炼工艺要求液态高碳锰铁保持不低于1300℃的足够温度。吹炼过程中附加块状高碳锰铁(Mn≥63%, P<< span="">0. 25%, 粒度0~50mm) 作为冷却剂,石灰(CaO>87%, 0~50mm) 或萤石作造渣剂,还原剂为锰硅合金(Mn64Si16牌号,0~20mm) .铁水对入转炉,氧枪枪头与熔池液面的距离为350~400mm, 开始供氧吹炼。吹炼初期应快速升温,中期熔池温度要保持1700℃以上,终点温度为1850℃以上(吹炼低碳锰铁应控制在1950C左右)。供氧制度以It 原料铁水为例,氧压不超过0. 8MPa, 供氧量为120~140m3, 平均供氧强度为5m3/min.吹炼过程以炉渣碱度(CaO/SiO2) 控制在1. 2~1. 8时,操作顺利,终渣碱度控制在1. 1~1. 2时,锰回收率较高。采用该方法的优点是以氧代电,可以大量节约能源,冶炼一吨的中碳锰铁的电耗,比电硅热法节省750kW·h左右,主要原料和动力消耗的费用降低,锰回收率平均达到80%以上。该工艺能够使用冶炼高碳锰铁的普通锰矿为原料进行生产中低碳锰铁,可以合理地利用我国的锰矿资源。主要存在的问题是在吹炼过程中磷有富集现象,即产品的含磷量高于原料铁水的含磷量,吹炼低碳锰铁产品时,锰的回收率较低。

锰硅合金吹氧工艺生产中低碳锰铁:某铁合金厂研制的锰硅合金吹氧工艺生产中低碳锰铁,其工艺流程如图38-12所示。

首先使用含Mn32%左右,Mn/Fe≥4. P/Mn≤0. 006的锰矿生产的液态锰硅合金,经除渣计量内衬全部用镁砖干砌成的转炉里送氧吹炼。吹炼工艺特点是采用氧枪插入渣内的吹炼方法。在吹炼过程中,连续不断地加入石灰、萤石等造渣剂,炉料加完,吹炼也接近终点。取样判硅,合金含硅合格,即可出炉浇铸。采用这种方法生产周期短,生产率高,锰回收率超过75%, 与电硅热法比较,每吨产品节电400kW·h以上。生产锰硅合金是以含Mn≈35%, P0. 2%左右的湘潭烧结矿为主矿,为利用我国储量很大的酸性锰矿生产中低碳锰铁找到了一条途径。

高炉-转炉双联法冶炼中碳锰铁:某厂采用氧气顶吹转炉,使用高炉生产的液态高碳锰铁为原料,进行氧气顶吹炼制中碳锰铁成功。

氧气和氮气由厂内氮氧站瓶装供应,锰铁合金氮气供冶炼后期加入还原剂时搅拌熔池用,经由供氧系统管道输送。高炉炼制高碳锰铁使用的锰矿原料要求含 Mn>30%, Mn/Fe≥3~10,P/Mn<0. 003, MgO和SiO2越低越好。吹炼主要工艺参数是,氧枪位置以枪头距离金属液面400mm为准。当装入液态高碳锰铁的含 Mn> 73%, P<0. 20%时,供氧制度采用低-高-高,即前期供氧压力0. 6MPa, 中、后期均为0. 85MPa, 可吹炼出低碳锰铁,每吨产品耗氧量为160m3当液态高碳锰铁含Mn>73%, P<0. 25%时,供氧制度采用低-高-低,即前期供氧压力0. 6MPa, 中期0. 85MPa,后期0. 7MPa, 吹炼产品中碳锰铁,每吨产品耗氧量为144mm3在吹炼过程中冷却剂(高碳锰铁)和还原剂(锰硅合金)的加入量分别为液态高碳锰铁加入量的25%左右和20%~ 21%.终渣碱度控制在1. 1时,渣铁分离较彻底。高炉-转炉双联法冶炼中碳锰铁与惯用的电硅热法相比较,每吨产品多耗焦碳1. 7t, 节约电能5000kW·h (系统电耗)左右,锰回收率达到80%以上,系统回收率高于63%, 成本较低,是一项适合我国锰矿资源特点的具有发展前途的新工艺。

炉外精炼法生产中低碳锰铁:某单位合作试验用炉外精炼法生产中低碳锰铁。炉外精炼脱硅的主要手段有摇炉、吹氧和冲混。吹氧设备为普通吹氧管,管的内径为12mm.炉外精炼的出炉时间不受合金含硅量的限制,而是根据炉况来决定。当炉料在电炉内熔清,电极露弧(表明熔化期已结束,精炼期刚开始)时,过数分钟就出炉,在炉外进行脱硅精炼。出炉时先出渣后出铁,用铁水冲炉渣,用炉渣中的氧化锰同合金中的硅反应。冲混后紧接着进行倒包第二次冲混。效果是每冲混一次合金的含硅量下降0. 9%左右,两次可下降1. 8%左右,脱硅效率较明显。脱硅过程中合金的平均含锰量能提高1%以上,渣中含锰量可以降低4%以上。冲混后经摇炉吹氧进一步脱硅生产出合格的中碳锰铁。与同期正常的熔炼生产比较,平均电耗低300kW·h/t以上,平均冶炼时间缩短17%左右。此法有关炉外精炼工艺冲混高度、速度和渣型对脱硅效率的影响,锰铁合金合适的铁合金吹氧喷嘴与合理的吹氧制度,造渣剂、碱度的控制对终渣MnO含量的影响等问题,都有待于进一步研究探讨。

锰铁合金