一種錳合金生產工藝的製作方法
2023-05-19 02:37:41 2
專利名稱：一種錳合金生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用於冶金煉鋼及機械鑄造行業使用的錳合金的生產工藝。
背景技術：
目前，在冶金煉鋼或生產含錳合金的生產過程中進行錳元素合金化時，一般採用含錳的鐵合金，如錳鐵(Fe-Mn)、矽錳鐵(Si-Fe-Mn)在出鋼時進行錳合金化。這類錳鐵合金生產工藝主要有三種一種是採用燒結高爐流程(高爐錳鐵)；另一種是採用燒結礦熱爐(電爐)流程(電爐錳鐵)；第三種是燒結高爐(富錳渣)+礦熱爐流程(矽錳合金)。上述三種錳鐵合金生產工藝成熟，但存在如下問題(1)工藝流程長，環境汙染嚴重，成本高，一般需要先將錳原礦選礦和燒結以提高錳礦品位，然後再進行高爐或電爐冶煉；(2)高爐流程對錳礦質量要求較高，且品種單一，而礦熱爐法生產錳鐵，耗電量大，成本更高，且受制於電力供應狀況；(3)上述兩種工藝其設備投資均較大，佔地面積大，生產管理繁雜，生產周期長，生產效率低。
發明內容
本發明的目的在於提供一種生產工藝簡單、環境汙染小、設備投資少且生產成本低的錳合金生產工藝。
為實現上述目的，本發明採用的技術方案是(1)先將錳礦石(或燒結錳礦、富錳渣，其錳含量大於20％)配加3-15％的還原劑(如鋁、矽、鈣、碳及碳化矽等)、0-5％的發熱劑(如鋁、碳化矽、矽鐵、矽鈣等)、0-5％的催化劑(如活性碳等)，將它們分別破碎研磨成5-200目的顆粒粉料，混合均勻加入粘結劑(如樹脂、瀝青及水玻璃等)製成複合錳合金球團；(2)將配製的複合錳合金球團，在豎爐或沖天爐(化鐵爐)中將其熔化變成液態含錳渣，然後轉入交流電弧爐、直流電弧爐或感應爐配加電渣爐中，在電極及線圈加熱下，配製不同渣系形成有利於含錳液渣還原的氣氛，將含錳液渣中的化合態錳還原成金屬間結合的錳合金。
採用如上技術方案設計的一種錳合金生產工藝與現有技術相比，其特點在於(1)簡化了傳統冶煉錳合金的生產工序，節約能耗40～60％，降低了生產工藝對環境的汙染。
(2)對錳礦資源要求不很嚴格，可以使用各種不同品位的錳礦資源，資源適應性強，降低生產成本。
(3)同等生產規模的投資可節省一半以上，佔地面積可減少3/4以上，生產效率提高20～40％。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明的具體實施方式
作進一步的詳細描述。
本案所述的一種錳合金生產工藝分兩步驟第一步 用物理混合法製成複合錳合金球團。
將錳(Mn)含量大於20％的錳礦石(如MnO)、還原劑、發熱劑、催化劑中的一種或幾種分別破碎研磨成5-200目的顆粒粉料，然後按錳礦石佔總重量的78～80％、還原劑佔總重量的3-15％、發熱劑佔總重量的0-5％、催化劑佔總重量的0-5％混合均勻，再加入4-10％的粘結劑，攪拌混合成複合錳合金球團。其中錳礦石為氧化錳(MnO)、碳酸錳(MnCO3)、錳燒結礦、富錳渣等，還原劑為鋁(Al)、矽(Si)、鈣(Ca)、碳(C)、碳化矽(SiC)等，發熱劑為鋁(Al)、碳化矽(SiC)、矽鐵(Fe-Si)矽鈣(Si-Ca)等，催化劑為活性碳(C)等，粘結劑為樹脂、瀝青、水玻璃等。
第二步 錳合金冶煉生產流程。
1、豎爐、電弧爐、鑄造組成一個生產工藝流程。
將上述製成的複合錳合金球團經豎爐熔化變成液態含錳渣料後，直接轉入電弧爐(交流電弧爐或直流電弧爐)，在電弧爐電極加熱下配製成不同的渣系形成有利於含錳液渣還原的氣氛，將含錳液渣中的化合態錳還原成金屬間結合的錳合金，再經鑄造變成固態錳合金。
2、沖天爐(即化鐵爐)、感應爐配加電渣爐、鑄造組成一個生產工藝流程。
將配製好的複合錳合金球團經沖天爐(化鐵爐)熔化變成液態含錳渣料後，直接轉入感應爐配加電渣爐中，從感應爐熔池上方將電渣爐的電極插入感應爐熔池，並添加導電熔渣。在感應爐感應線圈及電渣爐電極加熱下，配製不同的渣系形成有利於含錳液渣還原的氣氛，將含錳液渣中的化合態錳還原成金屬間結合的錳合金，再經鑄造變成固態錳合金。其中電渣爐的電極材質可為石墨、鐵(鋼)、鋁、鎂等導電金屬或非金屬還原性材質，而導電熔渣為含碳(C)1～15％、氧化鈣(CaO)10～70％、二氧化矽(SiO2)為10～30％、矽(Si)0～10％、氧化鎂(MgO)為5～15％、鎂(Mg)0～8％、氧化鋇(BaO)為10～20％、鋇(Ba)0～7％、鋁(Al)0～8％等的固體粉料，均為重量百分比，均勻混合。
其它實施例複合錳合金球團 導電熔渣實施例1 實施例1氧化錳78％ 碳8％鋁10％ 氧化鈣48％碳化矽5％ 二氧化矽15％活性碳2％ 氧化鎂13％樹脂5％氧化鋇10％鋁6％實施例2 實施例2錳燒結礦79％ 碳6％矽7％ 氧化鈣49％碳化矽3％ 二氧化矽15％
活性碳4％ 氧化鎂10％瀝青7％氧化鋇15％鋇5％實施例3 實施例3碳酸錳80％ 碳14％鈣5％ 氧化鈣43％矽鐵4％二氧化矽12％活性碳3％ 氧化鎂7％水玻璃8％ 氧化鋇18％鎂6％以上實施例1～3的製作方法與說明書中描述相同。
除上述工藝條件可生產錳合金外，下列實施例還可生產錳鐵合金及矽錳合金。
實施例1製造(生產)錳鐵合金在小時產量為3噸的豎爐或沖天爐(化鐵爐)中將錳含量為30.5％左右的錳礦球團熔化成液態含錳渣，然後再將液態含錳渣轉入1.5噸交流電弧爐中，在電弧的加熱條件下，造還源渣將錳從化合物中還原成金屬或金屬間化合物，鑄造後成固態錳鐵合金，它的成分為錳(Mn)65-75％，碳(C)≤7.0％，磷(P)≤0.15％，硫(S)≤0.04％，鐵(Fe)20-28％。與用傳統方法冶煉錳鐵合金比較，生產成本降低500-1000元/噸。
實施例2 生產(製造)矽錳合金在小時產量為3噸的豎爐或沖天爐(化鐵爐)中將錳含量為32％左右的錳礦球團熔化成液態含錳渣，然後再將液態含錳渣轉入3噸中頻感應爐中，從中頻感應爐熔池上方將電渣爐的電極插入感應爐熔池，並添加導電熔渣。在中頻感應爐的感應線圈和電渣爐電極的加熱條件下，造還原渣將錳從化合物中還原成金屬或金屬間化合物，同時配加適量的矽鐵、冶煉(製造)成矽錳合金(Mn-Si)。矽錳合金成份為錳(Mn)60-65％，矽(Si)16-19％，碳(C)≤2.0％，磷(P)≤0.15％，硫(S)≤0.04％，鐵(Fe)16-24％。用此生產方法與用傳統方法冶煉矽錳合金，其生產成本降低800-1200元/噸。
權利要求
1.一種錳合金生產工藝，其特徵在於將配製好的複合錳合金球團經豎爐或沖天爐熔化成液態含錳渣料後轉入電弧爐中或感應爐加電渣爐中，從感應爐熔池上方將電渣爐的電極插入感應爐熔池，並添加導電熔渣，在電弧爐電極或感應爐感應線圈、電渣爐電極加熱下配製不同的渣系形成含錳液渣還原的氣氛，將含錳液渣中的化合態錳還原成金屬間結合的錳合金，再經鑄造變成固態錳合金。
2.根據權利要求1所述的一種錳合金生產工藝，其特徵在於複合錳合金球團由錳礦石、還原劑、發熱劑、催化劑、粘結劑組成；還原劑佔總重量的3-15％，催化劑佔總重量的0～5％，發熱劑佔總重量的0-5％，粘結劑佔總重量的4-10％，餘量為錳含量大於20％的錳礦石。錳礦石氧化錳、碳酸錳、錳燒結礦、富錳渣，還原劑鋁、矽、鈣、碳、碳化矽，發熱劑鋁、碳化矽、矽鐵、矽鈣，催化劑活性碳，粘結劑樹脂、瀝青、水玻璃，將錳礦石、還原劑、發熱劑、催化劑中的一種或幾種分別破碎研磨成5-200目的顆粒粉料，按重量比例混合均勻，加入粘結劑攪拌，混合成複合錳合金球團。
3.根據權利要求1所述的一種錳合金生產工藝，其特徵在於導電熔渣為碳1～15％、氧化鈣10～70％、二氧化矽10～30％、矽0～10％、氧化鎂5～15％、鎂0～8％、氧化鋇10～20％、鋇0～7％、鋁0～8％的固體粉料。
全文摘要
本發明公開了一種應用於冶金煉鋼及機械鑄造使用錳合金的生產工藝。將錳含量大於20％的錳礦配加還原劑、發熱劑、催化劑分別破碎研磨成顆粒粉料後按比例混勻再加入粘結劑製成複合錳合金球團。將複合錳合金球團經豎爐或沖天爐熔化成液態含錳渣料後直接轉入電弧爐或感應爐配加電渣爐中，在電弧爐電極或感應線圈和電渣爐電極加熱下，配製不同的渣系形成有利於含錳液渣還原的氣氛，將含錳液渣中的化合態錳還原成金屬間結合的錳合金。用此生產工藝還可將錳含量為30.5％的錳礦球團經豎爐或沖天爐熔化後直接入交流電弧爐或中頻感應爐配加的電渣爐中生產出錳鐵合金或矽錳合金。本工藝降低了能耗、減少環境汙染、提高了生產效率，可推廣。
文檔編號C22C22/00GK1584089SQ200410023338
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月16日 優先權日2004年6月16日
發明者吳光亮 申請人:吳光亮