CN102766775A - 一种低碳高硅硅锰合金的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种低碳高硅硅锰合金的生产方法，首先，按常规普通锰硅合金生产工艺制备组分质量百分含量为Mn60-70%，Si17-20%，C2.5-1.0%的普通锰硅合金铁水；然后，将铁水置于摇包中，添加占铁水质量5-10%的石灰以及10-15%的结晶硅，进行摇包，利用结晶硅中的硅置换普通锰硅合金中的碳，实现增硅降碳，制得合金组分质量百分比为Mn58-62%，Si 22-25%，C0.2-0.4%的低碳高硅硅锰合金。本发明克服了现有技术炉况不易控制、不能进行规模化连续生产的弊端，且工艺方法简单、操作方便、炉况控制容易、能耗低、成本低，适于工业化连续生产，可替代现有低碳高硅硅锰合金生产工艺。
Description
技术领域
本发明涉及铁合金制备技术领域，特别是指一种低碳高硅硅锰合金的生产方法。
背景技术
高硅低碳锰硅合金(Mn60Si23C0.3)的制备，通常是在普通矿热炉内，以锰矿和硅石作原料，焦炭为还原剂，将锰矿中的氧化锰、氧化铁和硅石中的二氧化硅还原成硅、锰、铁，冶炼生成高硅低碳硅锰合金；
矿热炉内生产高硅低碳硅锰的主要化学反应有：
MnO+C=Mn+CO↑
3MnO+4C=Mn3C+3CO↑
FeO+C=Fe+CO↑
SiO2+2C=Si+2CO↑
Mn3C+3Si=3MnSi+C
Mn+Si=MnSi
该制备方法，为满足高硅低碳锰硅合金中硅、锰含量的要求，必须使还原剂焦炭的添加量达到锰矿和硅石总量的25-30%，才能将锰矿中的锰、铁及硅石中的硅还原出来，因此，导致炉料中焦炭含量偏高，而焦炭在高温下导电性能大幅度上升，必须将矿热炉电极上抬，才能稳定矿热炉供电电流，而矿热炉电极上抬，将导致炉底温度降低，产品质量不稳定，严重时，由于炉底温降低，炉渣面不断上升，影响冶炼的正常进行。
另外，常采用此法生产低碳高硅硅锰产品，在入炉锰品位大于31%的前提下，主元素锰的回收率大于83%以上时，单位冶炼电耗高于4600KWH/吨产品，导致其直接生产成本达到7800元/吨。
上述制备方法由于采用高焦比生产，操作电阻减小、电极下插困难、炉底容易上涨、炉况难以维护，不适于在实际工业应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种工艺方法简单、操作方便、炉况控制容易、能耗低、成本低的低碳高硅硅锰合金的生产方法。
本发明一种低碳高硅硅锰合金的生产方法，包括下述步骤：
第一步：普通锰硅合金制备
配制锰质量含量30-35%，二氧化硅质量含量28-32%，Mn/Fe质量比5.5-6.2的混合炉料，同时，配加占混合炉料总重量18-22%的焦炭，连续送入6000-30000KVA的矿热炉内加热至1500-1700℃熔化，150-300分钟出炉一次，注入铁水包，镇静3-5分钟后，扒渣，制得组分质量百分含量为Mn60-70%，Si17-20%，C2.5-1.0%的普通锰硅合金铁水；
第二步：摇包制备低碳高硅硅锰合金
将第一步所得普通锰硅合金铁水质量5-10%的石灰及第一步所得普通锰硅合金铁水质量3-5%的结晶硅预先放置在摇包的底部，将第一步制备的普通锰硅合金铁水倒入摇包中，启动摇包，在摇动的过程中，再向摇包中添加占第一步所得普通锰硅合金铁水质量7-10%的结晶硅，摇动5-10分钟后，浇铸，制得低碳高硅硅锰合金，合金组分质量百分比为Mn58-62%，Si22-25%，C0.2-0.4%；摇包摇动速度为15-25转/分钟，摇包偏心距100-140mm。
本发明一种低碳高硅硅锰合金的生产方法，所述混合炉料的粒度为10-50mm；焦炭的粒度为5-25mm。
本发明一种低碳高硅硅锰合金的生产方法，所述结晶硅中硅的质量含量Si≧98%，石灰中氧化钙的质量含量CaO≧85%。
本发明由于采用上述工艺方法，采用普通锰硅合金制备工艺制备母合金，合金中硅含量较低，因此，炉膛中还原剂焦炭含量较低，炉况控制易于实现，可实现连续化大规模生产；随后，采用摇包的方式，在制备的普通锰硅合金母液中添加造渣剂石灰以及结晶硅，利用结晶硅中的硅置换普通锰硅合金母液中的碳，并在摇炉的不断转动中逐步浮于表面，并被造渣剂吸附，实现增硅降碳，制备得到低碳高硅硅锰合金。克服了现有技术炉况不易控制、不能进行规模化连续生产的弊端。
摇包过程主要化学反应有：
Mn+Si=MnSi
Mn3C+3Si=3MnSi+C
采用本发明方法，制备1吨低碳高硅硅锰合金，普通硅锰合金消耗为0.95吨，电耗15KWH，结晶硅消耗0.15吨，综合成本为7400元/吨；经济效益显著。
综上所述，本发明工艺方法简单、操作方便、炉况控制容易、能耗低、成本低，适于工业化连续生产，可替代现有低碳高硅硅锰合金生产工艺。
具体实施方式
实施例1
一种低碳高硅硅锰合金的生产方法，是采用下述方案实现的：
第一步：普通锰硅合金制备
配制锰质量含量30%，二氧化硅质量含量28%，Mn/Fe质量比5.6的混合炉料，混合炉料粒度为10-50mm，同时，配加占混合炉料总质量18%的焦炭，焦炭粒度为5-25mm；连续送入6000KVA的矿热炉内加热至1500℃熔化，150分钟出炉一次，注入铁水包，镇静3-5分钟后，扒渣，制得组分质量百分含量为Mn60%，Si17%，C2.5%的普通锰硅合金铁水4吨；
第二步：摇包制备低碳高硅硅锰合金
将200公斤石灰及120公斤的结晶硅预先放置在摇包的底部，将第一步制备的普通锰硅合金铁水倒入摇包中，启动摇包，在摇动的过程中，再向摇包中添加280工的结晶硅，摇动5-10分钟后，浇铸，制得低碳高硅硅锰合金，合金组分质量百分比为Mn60.5%，Si23.1%，C0.32%；摇包摇动速度为15转/分钟，摇包偏心距100mm；所述结晶硅中硅的质量含量Si≧98%，石灰中氧化钙的质量含量CaO≧85%。
实施例2
一种低碳高硅硅锰合金的生产方法，是采用下述方案实现的：
第一步：普通锰硅合金制备
配制锰质量含量33%，二氧化硅质量含量30%，Mn/Fe质量比5.9的混合炉料，混合炉料粒度为10-50mm，同时，配加占混合炉料总质量20%的焦炭，焦炭粒度为5-25mm；连续送入16250KVA的矿热炉内加热至1600℃熔化，210分钟出炉一次，注入铁水包，镇静3-5分钟后，扒渣，制得组分质量百分含量为Mn65%，Si18%，C1.65%的普通锰硅合金铁水10吨；
第二步：摇包制备低碳高硅硅锰合金
将700公斤石灰及400公斤的结晶硅预先放置在摇包的底部，将第一步制备的普通锰硅合金铁水倒入摇包中，启动摇包，在摇动的过程中，再向摇包中添加900公斤的结晶硅，摇动5-10分钟后，浇铸，制得低碳高硅硅锰合金，合金组分质量百分比为Mn58%，Si24%，C0.3%；摇包摇动速度为20转/分钟，摇包偏心距120mm；所述结晶硅中硅的质量含量Si≧98%，石灰中氧化钙的质量含量CaO≧85%。
实施例3
一种低碳高硅硅锰合金的生产方法，是采用下述方案实现的：
第一步：普通锰硅合金制备
配制锰质量含量35%，二氧化硅质量含量32%，Mn/Fe质量比6.0的混合炉料，混合炉料粒度为10-50mm，同时，配加占混合炉料总质量22%的焦炭，焦炭粒度为5-25mm；连续送入16250KVA的矿热炉内加热至1700℃熔化，280分钟出炉一次，注入铁水包，镇静3-5分钟后，扒渣，制得组分质量百分含量为Mn67.2%，Si19%，C1.0%的普通锰硅合金铁水12吨；
第二步：摇包制备低碳高硅硅锰合金
将700公斤石灰及350公斤结晶硅预先放置在摇包的底部，将第一步制备的普通锰硅合金铁水倒入摇包中，启动摇包，在摇动的过程中，再向摇包中添加950公斤结晶硅，摇动5-10分钟后，浇铸，制得低碳高硅硅锰合金，合金组分质量百分比为Mn59%，Si23.5%，C0.35%；摇包摇动速度为25转/分钟，摇包偏心距140mm；所述结晶硅中硅的质量含量Si≧98%，石灰中氧化钙的质量含量CaO≧85%。
Claims (4)
1.一种低碳高硅硅锰合金的生产方法，包括下述步骤：
第一步：普通锰硅合金制备
配制锰质量含量30-35%，二氧化硅质量含量28-32%，Mn/Fe质量比5.5-6.2的混合炉料，同时，配加占混合炉料总重量18-22%的焦炭，连续送入6000-30000KVA的矿热炉内加热至1500-1700℃熔化，150-300分钟出炉一次，注入铁水包，镇静3-5分钟后，扒渣，制得组分质量百分含量为Mn60-70%，Si17-20%，C2.5-1.0%的普通锰硅合金铁水；
第二步：摇包制备低碳高硅硅锰合金
将第一步所得普通锰硅合金铁水质量5-10%的石灰及第一步所得普通锰硅合金铁水质量3-5%的结晶硅预先放置在摇包的底部，将第一步制备的普通锰硅合金铁水倒入摇包中，启动摇包，在摇动的过程中，再向摇包中添加占第一步所得普通锰硅合金铁水质量7-10%的结晶硅，摇动后，浇铸，制得低碳高硅硅锰合金，合金组分质量百分比为Mn58-62%，Si22-25%，C0.2-0.4%。
2.根据权利要求1所述的一种低碳高硅硅锰合金的生产方法，其特征在于：所述混合炉料的粒度为10-50mm；焦炭的粒度为5-25mm。
3.根据权利要求2所述的一种低碳高硅硅锰合金的生产方法，其特征在于：所述结晶硅中硅的质量含量Si≧98%，石灰中氧化钙的质量含量CaO≧85%。
4.根据权利要求3所述的一种低碳高硅硅锰合金的生产方法，其特征在于：摇包摇动速度为15-25转/分钟，摇包偏心距100-140mm，摇包摇动时间5-10分钟。
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