试论“双联摇包”工艺生产中低碳锰铁.doc

1、第 1 页/共 15 页 目目 录录 第一章第一章 前言前言 .3 第二章第二章 中低碳锰铁的生产方法及其冶炼原理中低碳锰铁的生产方法及其冶炼原理 4 2.1 生产方法4 2.2 冶炼原理5 第三章第三章 摇炉摇炉- -电炉法生产工艺及其不足电炉法生产工艺及其不足7 第四章第四章 “双联摇包”工艺生产中碳锰铁“双联摇包”工艺生产中碳锰铁 9 第五章第五章 “双联摇包”“双联摇包”工艺流程实施工艺流程实施11 5.1 生产原料 11 5.2 生产设备 13 5.3 “双联摇包”工艺过程 13 5.4 “双联摇包”工艺生产的其他情况 16 第六章第六章 结语结语 18 第七章第七章 总结、体会总结

2、、体会 19 7.1 总结19 7.2 体会19 第 2 页/共 15 页 第一章第一章 前前 言言 中低碳锰铁主要是由锰、铁两种元素组成的合金，是锰铁中的一种。锰铁 是炼钢生产中用得最多的一种脱氧剂和合金化材料。它以锰矿石为原料，在高炉 和电炉里熔炼制成的。锰的密度 7.43g/cm3,熔点 1245,沸点 2150。锰和氧 有很大的亲和力，能与氧生成稳定的氧化锰。此外，锰铁作为合金元素添加剂， 能增强钢的硬度、延展性、韧性和抗磨能力。它广泛应用于结构钢、工具钢、不 锈耐热钢、耐磨钢等合金钢中。锰还有脱硫和减少硫的有害影响作用。中低碳锰 铁可分为含碳量小于 0.7%的低碳锰铁和含碳量 0.7

3、%2.0%的中碳锰铁1。 中低碳锰铁（其产品化学成分见表 1.1） ，是炼钢的重要原料之一，广泛应 用于特殊钢生产，同时也大量用于电焊条的生产。世界各国每生产一吨钢平均消 耗中低碳锰铁 0.71.0kg， ，约占铁合金消耗总量的 5%左右。 表表 1.1 1.1 中低碳锰铁牌号及化学成分中低碳锰铁牌号及化学成分 类别 牌号 化学成分 % Mn C Si P S 低碳 锰铁 FeMn88C0.2 85.092.0 0.2 1.0 2.0 0.10 0.30 0.02 FeMn84C0.4 80.087.0 0.4 1.0 2.0 0.15 0.30 0.02 FeMn84C0.7 80.087.

4、0 0.7 1.0 2.0 0.20 0.30 0.02 中碳 锰铁 FeMn82C1.0 78.085.0 1.0 1.5 2.5 0.20 0.35 0.03 FeMn82C1.5 78.085.0 1.5 1.5 2.5 0.20 0.35 0.03 FeMn78C2.0 75.082.0 2.0 1.5 2.5 0.20 0.40 0.03 第 3 页/共 15 页 第二章第二章 中低碳锰铁的生产方法及其冶炼原理中低碳锰铁的生产方法及其冶炼原理 2.1 2.1 生产方法生产方法 目前生产中碳锰铁方法有三类：电硅热法、摇炉法、吹氧法1，均采用一 炉一炉的间断式操作，而每一类根据其不同特点

5、又派生出多种工艺，如电硅热法 分为冷装工艺、热装工艺、低碱度工艺；摇炉法2分为摇炉炉外预精炼工艺、 摇炉精炼工艺；吹氧法分为吹氧脱碳工艺和吹氧脱硅工艺。 2.1.1 2.1.1 电硅热法电硅热法 电硅热法冶炼中低碳锰铁的实质是用矿热炉生产的锰硅合金中的硅作为还 原剂，在精炼炉内还原矿石中的氧化锰，待合金中的硅降低到规定限度后，其产 品即为中低碳锰铁。采用电硅热法生产中低碳锰铁,产品含碳主要来自于锰硅合 金中的碳和自焙电极的熔蚀渗入的碳。国内生产中低碳锰铁多以此法为主,有采 用冷装工艺和热装工艺,也有采用摇炉预精炼与电炉精练工艺的摇炉-电炉工艺， 此工艺能使较前者每吨中低碳锰铁电耗下降 4008

6、00kwh,有较大优势,很快便 取代了冷装或单纯的热装工艺,成为中低碳锰铁生产的主流,目前采用此工艺生 产的中低碳锰铁占 80%以上,但渣含锰与前两种工艺相当，在 20%左右，而此冶炼 渣可作为生产锰硅合金的原料。 2.1.2 2.1.2 摇炉法摇炉法 摇炉法根据摇炉用途分为摇炉电炉法和摇炉硅热法。 摇炉电炉法在后面作详 细介绍； 摇炉硅热法生产中低碳锰铁是由日本水岛铁合金厂首创并投入正规化生 产，我国也有铁合金厂试验并获得成功。它是将在竖炉内预热到 600800的 锰矿石和生石灰放入摇炉，然后兑入矿热炉生产的液态锰硅合金，开动摇炉，摇 速 165r/min，操作中视摇炉内化学反应的激烈程度逐

7、渐提高摇速，锰氧化物 的主要还原反应式为：2Mn2O3+Si=4MnO+SiO2 2MnO+Si=2Mn+SiO2 脱硅反应中大部分硅是在热兑锰硅合金的过程中完成， 小部分是靠摇炉的充 分搅动继续完成，待合金中的硅基本上氧化完毕，反应趋于平静时倾炉，倒出的 渣液冷凝后破碎供矿热炉冶炼锰硅合金使用，液态合金浇铸后分牌号精整堆存。 2.1.3 2.1.3 吹氧法吹氧法 吹氧法分为吹氧脱碳法和吹氧脱硅法。 吹氧脱碳法生产中低碳锰铁是以矿热 炉冶炼的液态高碳锰铁为原料，热兑到转炉中，通过氧枪入氧气，氧化高碳锰铁 中的碳的冶炼过程。吹氧脱硅法是以矿热炉生产的液态锰硅合金为原料，热兑到 转炉中，通过氧枪入

8、氧气，氧化锰硅合金中的硅，制取中低碳锰铁的方法，其操 作工艺与吹氧脱碳法相似1。 2.2 2.2 冶炼原理冶炼原理 中低碳锰铁冶炼原理是配入炉料的锰矿石在受热过程中， 锰的高价氧化物随 着温度的升高逐步分解、变成低价氧化物。 MnO2Mn2O3Mn3O4MnO 以上几种氧化物分解温度分别为 527、900、1172，越是高价氧化物， 其稳定性越差，越是低价氧化物，其稳定性越好。 锰矿受热分解生成 Mn3O4以后，在继续升温的同时，部分高价氧化物直接与 硅反应生成低价氧化物和锰金属，其反应式为： 2Mn3O4+Si=6MnO+SiO2 第 4 页/共 15 页 Mn3O4+2Si=3Mn+2Si

9、O2 被还原的 Mn3O4受热分解成 MnO，熔化进入炉渣中，继续被合金熔液中的硅 还原，其反应式为： 2MnO+Si=2Mn+SiO2 由于反应生产物 SiO2 与 MnO 结合生产硅酸盐（MnO.SiO2） ，造成反应物 MnO 的活度降低，正向反应变得困难；为了提高 MnO 的还原效果，提高锰的回收率， 需要在炉料中配入一定量的石灰，将 MnO 从硅酸盐中置换出来。其反应式为： CaO+MnO.SiO2=MnO+CaO.SiO2 2CaO+MnO.SiO2=MnO+2CaO.SiO2 炉渣碱度与 MnO 活度系数的关系如表 2.1 所示。 表表 2.1 2.1 炉渣碱度与炉渣碱度与 Mn

10、OMnO 活度系数的关系活度系数的关系 Cao/SiO2 1.0 1.1 1.2 1.3 MnO 0.30 0.43 0.60 0.81 因此，冶炼中低碳锰铁时提高炉渣的碱度（用字母 R 表示）有十分重要的意 义，炉渣达不到一定的碱度，即使渣中 MnO 含量很高，也会因 MnO 已被 SiO2结 合，锰的还原受限制，而难以炼出含锰量达到成品要求的合金。但是，碱度也不 宜过高，因为碱度过高，炉渣变稠，扩散不易进行，反应不活跃；另外，碱度过 高会提高炉渣熔点，使炉温升高，电耗增加，锰的挥发损失也增加。冶炼中低碳 锰铁的碱度一般控制在 1.41.6 之间为宜。 有的厂家使用的矿石含 Al2O3相对较

11、 低，所以适合碱度稍低的操作，一般控制在 1.31.4 左右。按冶炼产品牌号不 同的合金，炉渣碱度控制范围为： Mn 0：R=1.51.6 Mn 1：R=1.451.55 Mn 2：R=1.41.5 注：Mn 0 代表高牌号合金，Mn 2 代表低牌号合金，Mn 1 代表介于两者之间 牌号的合金。 在某厂实际生产中，因锰矿石性质及成分不同，并通过实践，其实际冶炼操 作的炉渣碱度控制在 1.3 左右，生产指标及操作均较易于操作，成为共同认可的 炉渣碱度。 在冶炼过程中， 还有铁的还原， FeO 有限于 MnO 被 Si 还原， 当矿石中的 Fe2O3 在1000以 下 完 全 分 解 为FeO时

12、， 绝 大 部 分 的FeO被 还 原 。 2FeO+Si=2Fe+SiO2 在冶炼过程中，还有硫、磷、碳等其他杂质，其中硫有 1%左右进入合金， 4050%进入炉渣，5459%挥发逸出。磷的还原较锰的还原进行更完全，有 80% 左右进入合金，所以要求原料中的含磷量越低越好。碳主要来源于锰硅合金中的 碳和电极增碳， 锰硅合金中的碳全部进入中低碳锰铁， 占中低碳锰铁的 80%以上， 电极增碳和其他材料带进的碳只占一小部分。 这些杂质含量均要求越低越好3。 第三章第三章 摇炉摇炉- -电炉法生产工艺及其不足电炉法生产工艺及其不足 第 5 页/共 15 页 摇炉-电炉工艺生产中低碳锰铁是20世纪70

13、年代后才发展起来的一种节能 型冶炼新技术，其工艺流程如图 3.1。 图图 3.1 3.1 摇炉摇炉- -电炉法生产中低碳锰铁工艺流程图电炉法生产中低碳锰铁工艺流程图 摇炉-电炉法是摇炉冶炼应用的主要方法，实现摇炉-电炉工艺基本前提是 三炉（摇炉又称为摇包）联动。该工艺由精炼炉出渣、锰硅炉出铁、摇炉预精炼、 终渣水淬、精炼炉精炼、中碳锰铁热液浇铸及精整工序组成。 摇炉炉体坐于一摇架上，摇架摇动时作偏心圆周运动，达到一定转速时， 摇包内液体在摇炉的带动下形成海波浪运动，上下翻腾，产生强烈的混合搅拌作 用，使渣铁之间的反应界面扩大，反应物和生产物的扩散迅速提高，使渣中 MnO 与合金中Si之间的还原

14、氧化反应得以快速进行。 摇炉-电炉法就是将液态锰硅合金和液态中锰渣兑入摇炉， 在摇炉中进行强 烈的混合，使锰硅合金中的硅与渣中的 MnO 发生反应，进行脱硅和锰的还原，然 后将脱掉部分硅后的液态锰硅合金再兑入精炼炉中与锰矿石、 石灰一起冶炼生产 中低碳锰铁。经过摇炉处理的炉渣锰含量大大降低，变成贫渣，可用于锰硅合金 冶炼，全部代替白云石、部分代替硅石，或者水淬后用于生产建筑材料。 经过摇炉预精炼后，合金中的锰含量提高，硅含量降低，这为减轻精炼炉 冶炼中的脱硅任务，缩短冶炼时间，降低产品单位电耗，创造了有利条件。 该法在热兑工艺的基础上采用炉外预精炼，利用锰硅合金的硅还原中锰渣 里的 MnO，反

15、应式为：2MnO+Si=2Mn+SiO2。反应释放的化学热能保证反应温度， 使冶炼正常进行，待渣液中的 MnO 贫化到规定要求后起吊摇炉，倒出废渣水淬用 于生产建筑材料，液态中间合金兑入精炼炉冶炼，直至炼出合格的中低碳锰铁。 与精炼炉热装工艺比较，此方法工艺更先进，一是减轻了精练炉内的脱硅任务， 因采用电硅热法生产时，需将锰硅合金中的硅从 18%降到 2%以下，经摇炉预精炼 富锰矿、石灰 精炼炉 中碳锰铁 浇铸 中间合金 中锰渣 锰矿、焦炭、硅石 液态锰硅合 分析 计量 摇炉 锰硅炉 终渣水淬 精整 入库 第 6 页/共 15 页 后，在精炼炉中只需将合金中的硅从 9-13%降到 2%以下；

16、二是由于减少了脱硅量，在精炼炉中生产的 SiO2数量和配加的锰矿及石灰 量相应减少，随之渣量、电耗及渣中含锰量减少，大大提高猛的回收率及降低电 耗。与冷装法比可提高 1417 个百分点的锰回收率，电耗在热兑工艺基础上降 低 150250kwh/t； 三是采用摇炉预精炼配合后，对精炼炉中炉渣含锰量可以适当放宽，可以 用过量的锰矿进行冶炼，进一步加快脱硅速度； 四是摇炉预精炼后的液态锰硅合金带有大量的物理显热，省去了再次用电 熔化的时间及其相应的耗电量，炉料中锰元素的挥发损失也随之减少； 但是，从实际生产中发现，由于中锰渣成分变化或者锰硅合金成分变化过 大，导致摇炉预精炼后中间合金成分波动较大、终

17、渣含锰不稳定，使得精炼炉冶 炼操作过程不易控制，产品质量较不稳定，难以控制，并且直接影响锰的回收率 及生产技术经济指标。表 3.1 为某铁合金厂以摇炉-电炉法生产中低碳锰铁其中 间合金含硅量及终渣含锰量。 3.1 3.1 某厂摇炉电炉法生产中碳锰铁中间合金含硅及渣含锰统计某厂摇炉电炉法生产中碳锰铁中间合金含硅及渣含锰统计 日期 指标 7 月 3 日 7 月 4 日 7 月 5 日 7 月 6 日 7 月 7 日 7 月 8 日 7 月 9 日 7 月 10 日 7 月 11 日 中间合金 含硅（%） 9.86 11.53 10.92 11.89 9.51 12.38 10.13 9.15 12

18、.67 终渣含锰 （%） 10.56 11.75 11.23 12.09 9.87 12.20 10.21 9.27 12.39 中低碳锰铁生产的最关键技术经济指标即为单位电耗和锰金属回收率，不 但国家行业限制准入条件政策还是企业自身经营均对生产技术经济指标有严格 要求，否则企业亏损，国家限制准入，则不能继续生产冶炼。 为此，某厂通过大量的生产冶炼试验，不断摸索冶炼过程中的经验与方法， 邀请国内知名中低碳锰铁生产的专家一起研究论证， 为使精炼炉冶炼生产过程更 易于操作控制，精炼冶金配料及炉前操作控制更精准到位，产品质量稳定，生产 技术经济指标良好，摸索出增加一套摇炉进行炉外预精炼，形成炉外两道

19、预精炼 工艺操作的方法，经过大量的的冶金计算，认为双摇炉工艺可行，并进行了生产 试验，虽操作增加，但能很好地解决摇炉-电炉工艺存在的问题，并且一定程度 上改善生产技术经济指标，于是将此工艺方法命名为“双联摇包”工艺。 第四章第四章 “双联摇包”工艺生产中碳锰铁“双联摇包”工艺生产中碳锰铁 针对上述现有工艺存在的不足，本文介绍的“双联摇包”工艺可使其得到 教好解决，也是在原摇炉-电炉法生产工艺的基础进行改进，形成新的“双联摇 第 7 页/共 15 页 包法”生产工艺的方法，并在生产时间中进行冶炼试验，取得了较好的效果。 双联摇包即使用两套摇炉（也称摇包） ，加上原来的精炼炉和锰硅合金生产 的矿热

20、炉配套使用，四炉联动，较好地解决了由于兑入摇炉中锰渣成分波动引起 终渣含锰不稳定的问题，能够有效提高锰的金属回收率，与单摇炉法精炼中碳锰 铁相比，能降低终渣含锰 4 个百分点以上，为 6%左右，进一步提高锰的回收率。 此生产工艺是将已有的单摇炉作为初摇炉，在初摇炉和锰硅炉之间再增加 一台摇炉，即终摇炉，精炼炉和锰硅合金矿热炉的熔炼、出铁、出渣、浇铸、精 整、入库工序和终摇炉的终渣水淬工序与摇炉-电炉法工艺的操作方法相同。 “双联摇包”工艺是由精炼炉出渣、锰硅炉出铁、初摇炉预精炼、终摇炉 预精炼、终渣水淬、精炼炉精炼、中碳锰铁热液浇铸和精整工序组成，其特征在 于：初摇炉预精炼工序将精炼炉产生的中

21、锰渣热液引入初摇炉，按重量计将 1/2 的液态锰硅合金兑入初摇炉，将摇炉置于摇炉机上摇动，形成海浪式翻腾，翻腾 的作用是使液态锰硅合金与中锰渣克服比重差异而充分接触， 利用锰硅合金中的 Si 置换出渣中 MnO 的 Mn，达到降低渣含锰的目的，反应式为： 2MnO+Si=2Mn+SiO2 终摇炉预精炼工序是将从初摇炉撇出的初摇渣引入终摇炉,再兑入剩余的 1/2 液态锰硅合金,重复初摇炉预精炼操作,进一步降低终渣含锰。经摇炉预精炼 后的终渣含 Mn 在 6%左右，是理想的水泥生产原料，分别将初摇炉和终摇炉生产 的的液态中间合金兑入精炼炉精炼。 精炼炉精炼工序是在精炼炉中首先加入含 Mn 不低于

22、40%的富锰矿，按重量 计，加料量为配料总量的 3/4，熔化后再将初摇炉和终摇炉生产的液态中间锰硅 合金兑入精炼炉，再加入其余的 1/4 富锰矿进行精炼。富锰矿与液态锰硅合金之 间按重量计比值为 1：0.851.1。 “双联摇包”工艺流程如图 4.1。 富锰矿、石灰 精炼炉 中碳锰铁 浇铸 中间合金 中锰渣 初摇渣 锰矿、焦炭、硅石 液态锰硅合 计量 初摇炉 锰硅炉 计量 精整 终摇炉 第 8 页/共 15 页 图图 4.14.1“双联摇包”工艺流程图双联摇包”工艺流程图 第五章第五章 “双联摇包”工艺流程实施“双联摇包”工艺流程实施 5.1 5.1 生产原料生产原料 生产中低碳锰铁的原料有锰

23、硅合金、锰矿石、石灰和萤石。为了生产符合标 准要求的中低碳锰铁，取得良好的技经济指标，所有的原料必须符合一定的质量 要求。 5.1.1 5.1.1 锰硅合金（中间产品）锰硅合金（中间产品） 由于锰硅合金中的硅、碳两种元素的含量具有互成反比的特点，中低碳锰铁 产品中的碳元素主要来源又是作为原料使用的锰硅合金为了区别于向炼钢厂提 供的锰硅合金，各中低碳锰铁生产厂结合实际情况，自行组织稳定可靠的符合企 业标准要求的中级产品锰硅合金货源。表 5.1 为某厂半成品锰硅合金牌号及成 分。 表表 5.1 5.1 某厂中间产品牌号及化学成分某厂中间产品牌号及化学成分 牌号 化学成分 % Mn Mn+Si C

24、P S 终渣水淬 入库 第 9 页/共 15 页 FeMn64Si27 64 91 0.16 0.07 0.21 0.020 FeMn64Si24 64 88 0.37 0.10 0.21 0.020 FeMn65Si22 65 87 0.65 0.13 0.21 0.020 FeMn65Si21 65 86 0.95 0.13 0.21 0.020 FeMn67Si18 67 85 1.50 0.13 0.21 0.020 FeMn64Si21 64 85 1.00 0.13 0.24 0.025 FeMn64Si19 64 83 1.50 0.13 0.24 0.025 FeMn64Si1

25、7 64 81 1.90 0.13 0.28 0.025 在生产组织平衡过程中，最好将锰硅合金的锰含量控制在上限水平，因为单 纯依靠中低碳锰铁的冶炼过程来大幅提高产品中的锰含量非常困难。比如，组织 生产 FeMn80C1.5 牌号的中碳锰铁，对应的中间产品锰硅合金含锰量就应控制在 69%左右。 中间产品锰硅合金以液态或固态两种形式提供给中低碳锰铁冶炼工序。 液态锰硅合金在热兑之前要扒净表面的炉渣，不允许遗留碳质夹杂物；固态锰硅 合金宜采用出炉后镇静一段时间的底浇铸产品，破碎后的粒度应不大于 50mm， 以利于冶炼熔化速度。 5.1.2 5.1.2 锰矿石锰矿石 中低碳锰铁生产对锰矿石提出的要求

26、是锰铁比 （Mn/Fe） 要高， 磷锰比 （P/Mn） 要低，SiO2含量要低；通常采用两种或两种以上的锰矿石相互搭配的方法来满足 各牌号中低碳锰铁对入炉矿的综合品质要求。单纯的中低碳锰铁生产工序中，矿 石中锰元素的入合金率与所执行的工艺制度密切相关，工艺制度不同，矿石中锰 元素的入合金率也表现出相应的差异。 表 5.2 为某厂电硅热法生产中低碳锰铁的 使用矿石技术条件。 表表 5.2 5.2 某厂电硅热法生产中低碳锰铁用矿技术条件某厂电硅热法生产中低碳锰铁用矿技术条件 类别 牌号 Mn/% Mn/Fe P/% S/% 低碳 锰铁 FeMn88C0.2 45 14.0 0.028 0.086

27、0.02 FeMn84C0.4 43 8.5 0.050 0.094 0.02 FeMn84C0.7 43 8.5 0.077 0.102 0.02 中碳 锰铁 FeMn82C1.0 43 8.5 0.084 0.111 0.03 FeMn82C1.5 40 8.0 0.100 0.131 0.03 第 10 页/共 15 页 FeMn78C2.0 38 7.0 0.095 0.167 0.03 锰矿中含锰量对各项技术经济指标影响甚大，矿石中含锰量每增加 1%，产 量可提高 2%；矿石中 SiO2含量高就需要多添加熔剂，这不但使渣量增加，电耗 升高，同时还会降低锰的回收率，故要求矿石含 SiO

28、2越低越好。 入炉锰矿石的粒度应不大于 50mm，水分含量应小于 6%，特别是直接应用在 摇炉或转炉中的锰矿石更应必须焙烧、干燥后使用，以避免生产中人身设备事故 的发生。如用含水 1020%的锰矿石比用含水小于 3%的锰矿石冶炼中低碳锰铁， 锰回收率降低 46%，产量降低 020%，电耗上升 1520%。采取摇炉预精炼工 艺，锰矿石的 Mn/Fe 可以降低 1.52.0。 5.1.3 石灰 冶炼中低碳锰铁的石灰要求 CaO 含量应大于 85%（也有的要求大于 90%） ，含 磷0.01%，入炉粒度 1060mm 粒度的含有在 80%以上；石灰中不得夹杂煤炭块 等有害杂质，生烧与过烧的总和不得大

29、于 10%（无肉眼可见的碳质材料） 。在有 条件的地方可以使煅烧白云石代替部分石灰，以便提高渣中 MgO 的含量，这样做 有利于提高锰的回收率，降低产品电耗。 5.1.4 萤石 萤石又称氟石，是一种相互眼成分为氟化钙（CaF2）的含氟矿石，萤石作为 一种熔剂，其成分氟化钙可降低炉渣粘度，增加炉渣流动性，在实际生产过程中 一般应用较少，仅在某些特殊情况下使用。 5.2 5.2 生产设备生产设备 12500 kVA 矿热炉 1 台 3200 kVA 精炼炉一台 14m 3摇炉 2 台套，转速 3580r/min，偏心距 60120mm， 铁水包、渣包 8 个 50t 行车 2 台 双联摇包法生产中

30、低碳锰铁工艺是在摇炉-电炉法生产工艺上的技术改进， 在原设备条件基础上进一步完善双联摇包工艺要求， 其他辅助设备如除尘系统等 均已具备。 5.3 5.3 “双联摇包”工艺过程“双联摇包”工艺过程 5.3.1 5.3.1 锰硅合金生产锰硅合金生产 具体生产工艺过程此处只作简单叙述。主要原料为锰矿石、焦炭、硅石、熔 剂等按一定比例配料，进入矿热炉进行冶炼，经过炉前冶炼操作，定时出炉，扒 渣后即得液态锰硅合金（作为中间产品待用） 。锰硅合金成分为： Mn：65%67% Si：17%20% Fe：11%14% C：1.2%1.8% P：0.2% 锰硅合金生产也需要保证生产顺畅， 炉况顺行， 这样才能确

31、保中间产品 （锰 硅合金）质量、产量、温度等各项指标稳定，使得中低碳锰铁的生产顺利进行， 运行稳定。 5.3.2 5.3.2 摇炉预精炼摇炉预精炼 矿热炉生产出的液态锰硅合金流入铁水包， 按富锰矿与液态锰硅合金的比例 确定锰硅合金对应的配料量。 首先将一半的锰硅合金热液 2265 kg（重量并非确定数，根据锰硅合金生产 情况确定） 兑入初摇炉 （初摇炉内是精炼炉冶炼出炉后的中锰渣， 含 Mn20%左右） ， 第 11 页/共 15 页 以偏心距 80mm、50r/min 转速摇动初摇炉 810min，利用摇炉机偏心轮产生的 偏心力使熔体在摇炉内形成海浪式翻腾，克服中锰渣与锰硅合金的比重差，强化

32、 锰硅合金中的 Si 与中锰渣中的 MnO 反应， 待运转时间达到后停机静置 510min， 然后作撇渣处理。 初摇炉内上层浮渣（暂称为初摇渣，含 Mn12%左右）撇入终摇炉，然后将 初摇炉预精炼后出来的一次中间合金热液通过精炼炉热兑流槽兑入精炼炉。 向终摇炉兑入剩余一半液态锰硅合金 2265kg（重量并非确定数，根据锰硅 合金生产情况确定） ，以偏心距 80mm、50r/min 转速摇动终摇炉 810min，操作 与初摇炉预精炼操作相同。炉内上层浮渣（称为终渣）撇入渣包作水淬处理，终 渣含 Mn6.83%，重量 6260kg 左右。将终摇炉预精炼后出来的二次中间合金热液 兑入精炼炉。 5.3

33、.3 5.3.3 精炼炉生产精炼炉生产 在精炼炉加入富锰矿，其成分为： Mn：42% Fe：5.15% CaO：4.1% SiO2：7.2% 加入的富锰矿约 3286kg（需通过配料计算） ，加入控制碱度 1.3 所需的石 灰（CaO85%） 、萤石 25kg（视情况而定，一般情况不需配入） ，熔化过程中加入 经过初摇炉和终摇炉预精炼的液态中间锰硅合金 （中间合金预精炼好之后即可兑 入精炼炉） ，然后加入 1410kg 富锰矿进行精炼，按肉眼观察方法进行取样分析判 断，合金合格后即可出炉。 特别注明，原料配料需根据中间合金的重量、成分等进行计算，力求做到 配料准确。 精炼炉和锰硅合金矿热炉同时

34、出炉，锰硅合金矿热炉生产出的液态锰硅合 金作摇炉预精炼用，炉渣作水淬处理。精炼炉生产出的铁水经浇铸、精整得到中 低碳锰铁产品，重量约为 5000kg，成分为：Mn78%、Si1.5%、C1.25%、P0.25%。 精炼炉生产出的中锰渣作为下一作业周期的原料全部流入初摇炉，其成分为： Mn：21% CaO：36.7% SiO2：32.4% MgO：3.4% 5.3.4 5.3.4 精炼操作精炼操作 精炼炉冶炼过程一般包括补炉、引弧、熔化、精炼、出炉、浇铸等几道操 作工序。 补炉：在冶炼过程中，炉衬经常处于高温下工作，它既要承受炉渣和金属 的侵蚀，又要承受电弧高温的破坏作用，因此炉底和炉墙随着冶炼

35、炉次的增加而 逐渐减薄。 特别是电极下面的炉底以及渣线一带损坏更快。 所以每炉开始冶炼前， 应先仔细检查炉衬损坏情况，并根据损坏情况进行补炉，以提高炉龄，避免烧穿 事故。补炉应尽力达到“高温、快速、均匀、薄补” 。若发现局部有熔洞，出炉 后应立即用镁砂和卤水拌湿进行拍实， 再在其上面补一层石灰， 形成高碱度粘渣， 在短期内可防止渣铁侵蚀。如情况严重可待该处烘干后再用电炉炼。 引弧：应坚持留铁护炉操作，即出炉时不要把铁水放完，在炉底留约 100 毫米厚的铁液， 这样既可以减轻或避免高温电弧直接破坏炉底及炉料炉渣对炉底 的侵蚀，又便于引弧，进行下一炉冶炼下降电极引弧时，如炉内残渣过少，电弧 太强烈

36、，不好用电时，可加一些石灰盖弧。如果因为矿石水分过多，为了防止发 生爆炸事故，不能采用留铁护炉的操作方法，则在补炉后，先从料批中抽出 300 公斤石灰，用人工铺在炉底及炉墙四周，然后再将 300 公斤锰硅合金加在三相电 极底下并使之互相连通，随即下降电极发火引弧。 熔化：发火引弧后，稳定上升用电负荷并逐步往炉内添加炉料。加料速度 以盖住电弧为原则，并根据化料和反应情况，及时调整布料和强制下料，严防产 生局部空烧过热、大冲煮和冒黑烟等不良现象。除了为保护炉墙需偏加部分石灰 第 12 页/共 15 页 外，炉料应混合均匀，这样有助于脱硅反应顺利进行和充分利用化学反应热，降 低冶炼电耗。待炉料大部分

37、熔化，仅在表面盖一薄层生料时即行破料，并将边沿 大块结料推入熔池中心高温区，然后关闭炉门，升温熔化。熔化期负荷要送满， 以加速熔化，缩短熔化时间。 精炼：当炉料基本熔化完后即进入精炼期，这时应改用较底电压，降低负 荷，使电弧埋入渣中，充分利用弧光热，节省电能。精炼期要把炉墙四周结料撬 下， 推至中心高温区促其熔化， 并反复进行渣铁搅拌， 这样能加速扩散脱硅作用， 缩短精炼期。精炼期要做到“三勤四防” ，勤下料，勤收料，勤搅拌；防止局部 过热，空烧，大冲煮，冒黑烟，以减少炉料的喷溅和锰的挥发损失。 精炼期是控制合金质量的最后阶段。精炼半小时后，要取样判断合金含硅 量的高低。其方法是根据合金热样在

38、冷却过程中的不同特征来进行判断。 首先是看热样，当液态金属从样勺中倒出时，流动性不好，凝固快，凝固 后表面皱纹明显，断面颜色阴暗，则硅含量在 2%以下；如果倒出时流动性好， 凝固慢，没有皱纹，断面有光泽，呈玻璃状粗粒结晶，则硅含量在 2%以上。看 热样时，要考虑炉温和外界气温影响，因为铁液凝固快慢（即凝固所用的时间长 短）不仅与炉温亦即铁液温度有关，同时与气温亦即散热条件有关。 其次是看冷样，样品冷却后，若断面较暗，结晶较细，且易炸成薄片，则 含硅在 1%左右；若结晶粗，白点多，有光泽，不因炸裂，则硅含量常在 2.5%以 上。 凭肉眼判断，毕竟有赖于经验的积累，因此初判后，应送样化验分析含硅

39、量。如果遇到脱硅过快、冶炼时间不足两个小时的炉次，出炉前要同时分析锰和 硅，以便及时处理，防止产生低锰废品。 出炉浇铸：合金成分合格后即可出炉，浇铸方法各有不同，本文采用的是 用盛钢桶装铁水，用摇包作为渣包（之后摇包即可作下一道操作摇炉预精炼 用） 。合金液在盛钢桶内镇静一段时间后，将浮于液面的炉渣撇如摇包，但要注 意不能使合金液流入摇包， 然后将合金液吊至浇铸台进行浇铸。 铁水浇铸入锭模， 掌握好浇铸速度，避免铁水飞溅多大，造成烫伤操作人员或其他设备等事故，同 时也减少飞溅损失。为了防止锭模烧坏，出炉后，盛钢桶装着合金液镇静降温 1020 分钟再进行浇铸。通过镇静可使铁液中的夹渣上浮，有利于

40、提高合金质 量。 5.4 5.4 双联摇包工艺生产的其他情况双联摇包工艺生产的其他情况 5.4.1 5.4.1 当富锰矿与液态合金比值为 1：1.1，富锰矿含 Mn 不同时（40.2%、 42.5%、45.1%） ，中锰渣含 Mn 也不同（20.2%、21.4%、22.8%） ，初、终摇炉渣和 中碳锰铁含 Mn 见表 5.3。 表表 5.3 5.3 初、终摇炉渣和中碳锰铁含初、终摇炉渣和中碳锰铁含 MnMn % 中锰渣含 Mn 初摇渣含 Mn 终摇渣含 Mn 产品含 Mn 20.2 12.7 6.5 79.2 21.4 13.2 6.55 80.1 22.8 13.8 6.64 80.3 5.

41、4.25.4.2 当其他条件不变，富锰矿与液态合金比值为 1：0.71.2 时，其生 产情况见表 5.4。 表表 5.4 5.4 富锰矿与液态合金生产情况富锰矿与液态合金生产情况 富锰矿/液态锰 硅合金 富锰矿/kg 液态锰硅合 金/kg 初摇渣含 Mn/% 终摇渣含 Mn/% 产品含 Mn/% 第 13 页/共 15 页 1：0.7 4700 3290 17.2 10.34 82.8 1：0.8 4700 3760 16.5 8.95 81.4 1：0.9 4700 4230 14.8 6.81 80.7 1：1.0 4700 4700 13.5 6.63 79.2 1：1.1 4700 5

42、170 12.6 6.43 78.6 1：1.2 4700 5640 11.4 6.14 77.5 5.4.35.4.3 当其他条件不变，终摇炉时间 810min，初摇炉不同运转、时间下 渣含 Mn 见表 5.5。 表表 5.5 5.5 初摇炉不同运转、时间下渣含初摇炉不同运转、时间下渣含 Mn Mn 运转时间/ min 初摇渣含 Mn/% 终摇渣含 Mn/% 5 16.3 8.32 8 13.2 6.65 11 12.8 6.43 15 12.4 6.32 第六章第六章 结结 语语 6.16.1 中低碳锰铁中碳的来源主要是锰硅合金本身带入的碳，其他途径带入 的碳即冶炼过程中的外部增碳。采用含

43、硅高的锰硅合金作原料，其自身含碳量， 即能生产含碳量较低的低碳锰铁；采用含硅略低的锰硅合金作原料，其自身含碳 量也略高，即生产含碳略高中碳锰铁。在原料条件及产品方案确定的情况下，控 制产品含碳量，减少冶炼过程中外部增碳，可改低电压、降低负荷、缩短精炼时 间来减少辐射增碳，同时，通过采用低碱度操作减少合金化渗透增碳，从而能有 效控制产品中的含碳量。 6.26.2 为保证锰硅合金矿热炉的稳定运行，应确保入炉原料的粒度及还原 剂品质、合理搭配，锰硅合金热兑入摇炉之前可镇静一段时间以去除高碳层。 采用“双联摇包”法生产中低碳锰铁的工艺是比较可行的，与摇炉-电炉工 艺相比，在技术经济指标和工艺上有明显的

44、优势。 “双联摇包”工艺是一项比较先进的生产中低碳锰铁工艺技术，能显著降低 能源消耗，提高资源利用率，改善中低碳锰铁生产技术经济指标，是锰产业循环 经济中一项值得推广的新技术。 第 14 页/共 15 页 第七章第七章 总结、体总结、体 会会 7.1 7.1 总结总结 “双联摇包” 工艺生产中低碳锰铁是一项近年摸索出来的较为先进的方法工 艺，是在原摇炉-电炉法工艺的基础上进行改进，易于实现工艺流程，操作虽较 摇炉-电炉法较复杂，但能稳定控制炉渣含锰，提高生产技术经济指标，提高资 源综合利用率，对企业降成本、增效益有明显的效果，也是顺应国家节能减排、 循环经济政策的新工艺、新技术，即既有良好的经济效益，又有很好社会效益， 是值得在行业推行的中低碳锰铁生产工艺。 7.2 7.2 体会体会 本设计论文的课题选择、技术论证、理论研究、实践操作、论文编写等均得 到全红老师的大力帮助和支持， 也得到云南文山斗南锰业股份有限公司各级领导 及技术人员的帮助和支持，在此表示衷心的感谢，祝大家身体健康，工作顺利， 生活幸福，万事顺意！谢谢！ 第 15 页/共 15 页 参考文献： 1 赵乃成，张启轩等.铁合金生产实用技术手册.北京.冶金工业出版社， 1998，102-116 2 李春德.铁合金冶金学.北京.冶金工业出版社，1991，2-92 3 作者不详.电冶锰，内部资料，278-295。