專利名稱：一種錳鐵合金生產方法
技術領域：
本發明涉及一種應用于冶金煉鋼及機械鑄造行業使用的錳鐵合金生產方法，歸屬于C22C22/00類或C22C1/02類。
背景技術：
目前，在冶金煉鋼或錳鐵合金的生產工藝過程中進行錳元素合金化時，一般采用含錳的鐵合金，如錳鐵(Fe-Mn)、硅錳鐵(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采用燒結高爐流程(高爐錳鐵)；另一種是采用燒結礦熱爐(電爐)流程(電爐錳鐵)，第三種是燒結高爐(富錳渣)加礦熱爐流程(硅錳合金)。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，環境污染嚴重，成本高，一般需要先將錳原礦選礦、燒結以提高錳礦品位，然后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合金，耗電量大，成本更高，受制于電力供應狀況。(3)上述兩種工藝其設備投資均較大，占地面積大，生產管理繁雜，生產周期長，生產效率低。

發明內容
本發明的目的在于提供一種生產工藝簡單、環境污染小、設備投資少且生產成本低的錳鐵合金生產方法。
為實現上述目的，本發明采用的技術方案是(1)先將錳礦石(如氧化錳、碳酸錳、錳燒結礦或富錳渣，其錳含量大于20％)配加(以重量計)2-16％的還原劑(如鋁、硅、鈣、碳或碳化硅)、1-8％的發熱劑(如鋁、碳化硅、硅鐵或硅鈣)、0-7％的催化劑(如活性碳)，將它們分別破碎研磨成5-300目的顆粒粉料，混合均勻后加入3-12％的粘結劑(如樹脂、瀝青或水玻璃)制成復合錳合金球團；(2)將配制好的復合錳合金球團經沖天爐熔化變成液態含錳渣，然后轉入感應爐中，并同時采用導電電極進行升溫與還原，同時向感應爐中加入導電熔渣、鐵礦石或廢鋼，在感應爐線圈及導電電極加熱下，加入不同渣系和還原劑形成含錳鐵液渣還原氣氛，將含錳鐵液渣中的化合態錳鐵還原成金屬間化合物的錳鐵合金，再經鑄造變成固態錳鐵合金。
采用如上技術方案提供的一種錳鐵合金生產方法與現有技術相比，其特點在于(1)簡化了傳統冶煉錳鐵合金的生產工序，節約能耗60％以上，減輕了生產工藝對環境的污染。
(2)無嚴格的錳礦資源要求，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40％左右；(3)同等生產規模的投資可節省25～40％，占地面積可減少3/4以上，生產效率可提高30％左右。
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。
首先配制好復合錳合金球團。
所述復合錳合金球團由錳礦石、還原劑、發熱劑、催化劑、粘結劑組成，還原劑占總重量的2～16％，催化劑占總重量的0～7％，發熱劑占總重量的1～8％，粘結劑占總重量的3～12％，余量為錳含量大于20％的錳礦石，且該組合物各組份含量之和為100％。其中錳礦石選自氧化錳(MnO)、碳酸錳(MnCO3)、錳燒結礦或富錳渣；還原劑選自鋁(Al)、硅(Si)、鈣(Ca)、碳(C)或碳化硅(SiC)；發熱劑選自鋁(Al)、碳化硅(SiC)、硅鐵(Fe-Si)或硅鈣(Si-Ca)；催化劑選自活性碳(C)；粘結劑選自樹脂、瀝青或水玻璃。
將錳含量大于20％的錳礦石、還原劑、發熱劑、催化劑分別破碎研磨成5～300目的顆粒粉料，按還原劑占總重量的2～16％、發熱劑占總重量的1～8％、催化劑占總重量的0-7％及為余量的錳礦石混合均勻，再加入3-12％的粘結劑，使該組合物各組份含量之和為100％，攪拌混合成復合錳合金球團。
將配制好的復合錳合金球團經沖天爐，亦稱化鐵爐，熔化變成液態含錳渣料，轉入感應爐中，從感應爐熔池上方將導電電極插入感應爐熔池，在生產前期和中期向感應爐中加入導電熔渣1～35kg/t，加入還原劑1～40kg/t。同時向感應爐中加入鐵礦石0～40kg/t、加入廢鋼0～30kg/t，或者單獨加入，或者根據鐵礦石中的全鐵(TFe)含量、廢鋼中的鐵(Fe)含量及錳鐵合金中要求的鐵(Fe)含量來計算鐵礦石或廢鋼的加入量。在感應爐感應線圈及導電電極加熱下形成含錳鐵液渣還原氣氛，將含錳鐵液渣中的化合態錳鐵還原成金屬間化合物的錳鐵合金，再經鑄造變成固態錳鐵合金。此處所述還原劑可選自鋁、硅、鈣或碳，導電電極材質可選自石墨、鐵(鋼)、鋁、鎂等導電金屬或非金屬還原性材質，而導電熔渣為占總重量1～15％的碳、占總重量5～25％的二氧化硅、占總重量2～12％的硅、占總重量3～10％的氧化鎂、占總重量2～10％的鎂、占總重量8～25％的氧化鋇、占總重量2～8％的鋇、占總重量0～8％的鋁及作為余量的氧化鈣的混合固體粉料，并且該組合物中各組份含量之和為100％。
采用如上生產方法在小時產量為3噸的豎爐或沖天爐(化鐵爐)中將錳含量為30.5％左右的復合錳合金球團熔化成液態含錳渣，然后再將液態含錳渣轉入3噸感應爐中，在感應線圈和導電電級的加熱條件下，造還原渣將錳從化合物態中還原成金屬或金屬間化合物，鑄造后成固態錳鐵合金，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，每噸錳鐵合金可降低生產成本500-1000元。
其它實施例實施例1用(計％重量)鋁＝10、碳化硅＝5、活性碳＝2、樹脂＝5及為余量的氧化錳配制好復合錳合金球團(各組份含量之和為100％)。復合錳合金球團經沖天爐熔化變成液態含錳渣料，轉入感應爐中，從感應爐熔池上方將導電電極插入感應爐熔池，在生產的前期向感應爐中加入由(計％重量)碳＝8、二氧化硅＝15、硅＝5、氧化鎂＝10、鎂＝2、氧化鋇＝10、鋇＝2、鋁＝6及余量為氧化鈣(各組份含量之和為100％)混合而成的導電熔渣25kg/t，加入還原劑，如硅40kg/t，同時向感應爐中加入鐵礦石40kg/t，加入廢鋼5kg/t，在感應爐感應線圈及導電電極加熱下形成含錳鐵液渣還原氣氛，將含錳鐵液渣中的化合態錳鐵還原成金屬間化合物的錳鐵合金，再經鑄造變成固態錳鐵合金。
實施例2用(計％重量)硅＝16、鋁＝1、活性碳＝5、瀝青＝12及為余量的錳燒結礦配制好復合錳合金球團(各組份含量之和為100％)。復合錳合金球團經沖天爐熔化變成液態含錳渣料，轉入感應爐中，從感應爐熔池上方將導電電極插入感應爐熔池，在生產的前期向感應爐中加入由(計％重量)碳＝1、二氧化硅＝25、硅＝2、氧化鎂＝3、鎂＝10、氧化鋇＝25、鋇＝5、鋁＝0及余量為氧化鈣(各組份含量之和為100％)混合而成的導電熔渣5kg/t，加入還原劑，如鈣25kg/t，同時向感應爐中加入鐵礦石25kg/t，加入廢鋼20kg/t，在感應爐感應線圈及導電電極加熱下形成含錳鐵液渣還原氣氛，將含錳鐵液渣中的化合態錳鐵還原成金屬間化合物的錳鐵合金，再經鑄造變成固態錳鐵合金。
實施例3用(計％重量)鈣＝2、硅鐵＝8、活性碳＝0、水玻璃＝8及為余量的碳酸錳配制好復合錳合金球團(各組份含量之和為100％)。復合錳合金球團經沖天爐熔化變成液態含錳渣料，轉入感應爐中，從感應爐熔池上方將導電電極插入感應爐熔池，在生產的中期向感應爐中加入由(計％重量)碳＝15、二氧化硅＝5、硅＝12、氧化鎂＝15、鎂＝6、氧化鋇＝18、鋇＝8、鋁＝8及余量為氧化鈣(各組份含量之和為100％)混合而成的導電熔渣35kg/t，加入還原劑，如鋁5kg/t，同時向感應爐中加入鐵礦石5kg/t，加入廢鋼30kg/t，在感應爐感應線圈及導電電極加熱下形成含錳鐵液渣還原氣氛，將含錳鐵液渣中的化合態錳鐵還原成金屬間化合物的錳鐵合金，再經鑄造變成固態錳鐵合金。
權利要求
1.一種錳鐵合金生產方法，其特征在于將配制好的復合錳合金球團經沖天爐熔化變成液態含錳渣料，轉入感應爐中，從感應爐熔池上方將導電電極插入感應爐熔池，在生產的前期和中期向感應爐中加入導電熔渣1-35kg/t，加入還原劑1-40kg/t，同時向感應爐中加入鐵礦石0～40kg/t、加入廢鋼0～30kg/t，在感應爐感應線圈及導電電極加熱下形成含錳鐵液渣還原氣氛，將含錳鐵液渣中的化合態錳鐵還原成金屬間化合物的錳鐵合金，再經鑄造變成固態錳鐵合金。
2.一種根據權利要求1所述的錳鐵合金生產方法，其特征在于復合錳合金球團由錳礦石、還原劑、發熱劑、催化劑、粘結劑組成；還原劑占總重量的2-16％，催化劑占總重量的0～7％，發熱劑占總重量的1-8％，粘結劑占總重量的3-12％，余量為錳含量大于20％的錳礦石，該組合物中各組份含量之和為100％，其中錳礦石選自氧化錳、碳酸錳、錳燒結礦或富錳渣，還原劑選自鋁、硅、鈣、碳或碳化硅，發熱劑選自鋁、碳化硅、硅鐵或硅鈣，催化劑選自活性碳，粘結劑選自樹脂、瀝青或水玻璃；將錳含量大于20％的錳礦石、還原劑、發熱劑、催化劑分別破碎研磨成5-300目的顆粒粉料，按還原劑占總重量的2～16％、發熱劑占總重量的1～8％、催化劑占總重量的0～7％及為余量的錳礦石混合均勻，再加入3-12％的粘結劑，攪拌混合成復合錳合金球團。
3.一種根據權利要求1所述的錳鐵合金生產方法，其特征在于導電熔渣為占總重量1～15％的碳、占總重量5～25％的二氧化硅、占總重量2～12％的硅、占總重量3～10％的氧化鎂、占總重量2～10％的鎂、占總重量8～25％的氧化鋇、占總重量2～8％的鋇、占總重量0～8％的鋁及作為余量的氧化鈣的混合固體粉料。
全文摘要
本發明公開了一種應用于冶金煉鋼及機械鑄造所使用的錳鐵合金生產方法。先將錳含量大于20％的錳礦石、還原劑、發熱劑、催化劑分別破碎研磨成顆粒粉料按重量百分比混勻再加入粘結劑制成復合錳合金球團，復合錳合金球團經沖天爐熔化成液態含錳渣料后直接轉入感應爐中，并同時采用導電電極進行升溫與還原。向感應爐中加入導電熔渣及鐵礦石和廢鋼，在感應線圈及導電電極加熱下，加入不同的渣系和還原劑形成含錳鐵液渣還原氣氛，將含錳鐵液渣中的化合態錳鐵還原成金屬間化合物的錳鐵合金，經鑄造變成固態錳鐵合金。用此方法生產錳鐵合金可降低能耗、減少環境污染、提高生產效率。
文檔編號C22C1/02GK1928137SQ20051003214
公開日2007年3月14日 申請日期2005年9月5日 優先權日2005年9月5日
發明者吳光亮 申請人:湖南華菱漣源鋼鐵有限公司