本發(fā)明屬于碳素錳鐵熔煉領(lǐng)域，特別涉及一種利用高碳錳鐵粉生產(chǎn)中碳錳鐵的方法。
背景技術(shù)：
在煉鋼中，錳鐵用作脫氧劑和合金添加劑，是用量最多的鐵合金。冶煉錳鐵用的錳礦一般要求含錳40～50％，錳鐵比大于7，磷錳比小于0.003。冶煉前，碳酸錳礦要先經(jīng)焙燒，粉礦需經(jīng)燒結(jié)造塊。含鐵含磷高的礦石一般只能搭配使用，或通過選擇性還原煉得低鐵低磷的富錳渣。冶煉時(shí)用焦炭作還原劑，某些廠也配用瘦煤或無煙煤。輔助原料主要為石灰，冶煉錳硅合金時(shí)一般要配加硅石。
碳素錳鐵國(guó)際上一般標(biāo)準(zhǔn)為含錳75～80％，中國(guó)為適應(yīng)錳礦品位低的原料條件，規(guī)定了含錳較低的牌號(hào)(電爐錳鐵含錳65％以上，高爐錳鐵含錳50％以上)。冶煉碳素錳鐵過去主要用高爐，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，用電爐的逐漸增多。目前西歐和中國(guó)用高爐為主，挪威、日本都用電爐，蘇聯(lián)、澳大利亞、巴西等國(guó)新建錳鐵工廠也采用電爐。
錳鐵的還原冶煉有熔劑法(又稱低錳渣法)和無熔劑法(高錳渣法)兩種。熔劑法原理與高爐冶煉相同，只是以電能代替加熱用的焦炭。通過配加石灰形成高堿度爐渣(CaO/SiO2為1.3～1.6)以減少錳的損失。無熔劑法冶煉不加石灰，形成堿度較低(CaO/SiO2小于1.0)、含錳較高的低鐵低磷富錳渣。此法渣量少，可降低電耗，且因渣溫較低可減輕錳的蒸發(fā)損失，同時(shí)副產(chǎn)品富錳渣(含錳25～40％)可作冶煉錳硅合金的原料，取得較高的錳的綜合回收率(90％以上)。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)大多采用無熔劑法冶煉碳素錳鐵，并與錳硅合金和中、低碳錳鐵的冶煉組成聯(lián)合生產(chǎn)。
高爐高碳錳鐵尾料一般選擇回爐重新冶煉成合格塊，在過程中重復(fù)消耗能源與資源，造成浪費(fèi)。且高爐高碳錳鐵使用中頻電爐重新加工，加工費(fèi)用高，勞動(dòng)強(qiáng)度大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服上述不足，本發(fā)明提供一種使用高爐高碳錳鐵的尾料生產(chǎn)中碳錳鐵的方法。利用中頻電爐對(duì)高爐高碳錳鐵進(jìn)行脫碳增錳處理，大幅度提高產(chǎn)品的利潤(rùn)率，減少環(huán)境污染與資源浪費(fèi)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種利用高碳錳鐵粉生產(chǎn)中碳錳鐵的方法，包括：
1)向中頻爐中依次加入錳礦石、高猛礦粉，冶煉生產(chǎn)出達(dá)標(biāo)中碳錳鐵后，攪拌、放掉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66-67％的渣；
2)加入渣型為CaO-CaF2、堿度大于2.2的渣料，繼續(xù)升溫；
3)待中頻爐升溫至1200℃后，加入鐵礦石，進(jìn)行降碳；
4)待中頻爐升溫至1350℃后，加入錳礦石，生產(chǎn)出達(dá)標(biāo)中碳錳鐵后、造渣3～5次，即得。
優(yōu)選的，所述放掉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66-67％的渣的具體步驟為：將石灰均勻的撒在表面，在1350度左右人工攪拌，并迅速扒渣。
優(yōu)選的，所述攪拌分3-4次反復(fù)操作。
優(yōu)選的，所述高碳錳鐵與石灰的質(zhì)量比為1000：5-6。
優(yōu)選的，所述高碳錳鐵與錳礦石的質(zhì)量比為1000：15-16。
優(yōu)選的，所述高碳錳鐵與鐵礦石的質(zhì)量比為：1000：5-6。
優(yōu)選的，所述高碳錳鐵的牌號(hào)為FeMn68。
優(yōu)選的，所述高碳錳鐵的原料成分如表1所示。
本發(fā)明還提供了一種較優(yōu)的利用高碳錳鐵粉生產(chǎn)中碳錳鐵的方法，具體措施如下：
1：初步降碳
由于錳與氧的親和力比鐵強(qiáng)，還原MnO時(shí)需要較大的能耗和較高的溫度，因此，利用錳礦中的氧與高碳錳鐵中的碳進(jìn)行反應(yīng)
2MnO+C→2Mn+CO2↑
實(shí)現(xiàn)將初步的降碳的目的。
2：第二部降碳
高碳錳鐵中的碳與錳礦反應(yīng)一部分后，根據(jù)MnO較FeO難還原，因此在第二步中加入鐵礦石利用高碳錳鐵中的碳先與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)；所述鐵礦石與高碳錳鐵的質(zhì)量比為5-6:1000。
Fe3O4+2MnC→3Fe+2Mn+2CO2↑
3：增錳
利用金屬錳粉1000:15增加1％-2％的錳，提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，避免因?yàn)殄i含量降低造成成分產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定。成本增加200元左右；所述金屬錳粉與高碳錳鐵的質(zhì)量比為15：1000。
4：保錳
錳在1080℃是的蒸汽壓力為133.322帕，在1828K時(shí)為13332.2帕，2093K時(shí)為66661帕，因此冶煉金屬錳及錳合金時(shí)，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)錳會(huì)發(fā)跑掉，若冶煉過程中的溫度和金屬中的錳含量越高，錳的揮發(fā)損失就越大，在降碳過程中要盡量保持較低的錳碳反應(yīng)溫度。確保錳的收得率。
本發(fā)明還提供了任一上述方法制備的中碳錳鐵，其中，所述中碳錳鐵中目標(biāo)成分重量百分?jǐn)?shù)如下：
72≤Mn≤75、C≤2.0％、P≤0.3％、Si≤2.0、P≤0.3％、S≤0.02％。
本發(fā)明還提供了任一上述的中碳錳鐵在制備結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、不銹耐熱鋼、耐磨鋼等合金鋼中的應(yīng)用。
本發(fā)明的有益效果
(1)本發(fā)明的中頻電爐生產(chǎn)中碳錳鐵能耗低，能耗900千瓦時(shí)，屬于低能耗生產(chǎn)。
(2)本發(fā)明造渣使用錳礦石量少，渣量少，爐渣錳含量可以達(dá)45以上，經(jīng)粉碎后冷固壓球，是優(yōu)質(zhì)的轉(zhuǎn)爐造渣材料。
(3)中頻電爐生產(chǎn)的中碳錳鐵純凈度高，磷硫有害元素遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，適合生產(chǎn)高品質(zhì)鋼種，可以取代部分金屬錳，降低煉鋼成本。
(4)本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單、熔煉效率高、實(shí)用性強(qiáng)，易于推廣。
具體實(shí)施方式
以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解：
實(shí)施例1
高碳錳鐵選用的牌號(hào)為FeMn68
部分原料成分如表1所示：
表1
目標(biāo)成分：
72≤Mn≤75、C≤2.0％、P≤0.3％、Si≤2.0≤、P≤0.3％、S≤0.02％
通過增錳降碳的方法來達(dá)到利用高碳錳鐵生產(chǎn)中碳錳鐵的目的。
具體措施如下
1：初步降碳
由于錳與氧的親和力比鐵強(qiáng)，還原MnO時(shí)需要較大的能耗和較高的溫度，因此，利用錳礦中的氧與高碳錳鐵中的碳進(jìn)行反應(yīng)
2MnO+C→2Mn+CO2↑
實(shí)現(xiàn)將初步的降碳的目的。
2：第二部降碳
高碳錳鐵中的碳與錳礦反應(yīng)一部分后，根據(jù)MnO較FeO難還原，因此在第二步中加入鐵礦石利用高碳錳鐵中的碳先與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)。
Fe3O4+2MnC→3Fe+2Mn+2CO2↑
3：增錳
利用金屬錳粉增加1％-2％的錳，提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，避免因?yàn)殄i含量降低造成成分產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定。成本增加200元左右。
4：保錳
錳在1080℃是的蒸汽壓力為133.322帕，在1828K時(shí)為13332.2帕，2093K時(shí)為66661帕，因此冶煉金屬錳及錳合金時(shí)，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)錳會(huì)發(fā)跑掉，若冶煉過程中的溫度和金屬中的錳含量越高，錳的會(huì)發(fā)損失就越大，在降碳過程中要盡量保持較低的錳碳反應(yīng)溫度。確保錳的收得率。
實(shí)施例2
原料成分和目標(biāo)成分與實(shí)施例1相同，具體制備方法如下：
1)向中頻爐中依次加入3.5公斤錳礦石、1噸高猛礦粉，冶煉生產(chǎn)出達(dá)標(biāo)中碳錳鐵后，將5公斤石灰均勻的撒在表面，在1350℃左右人工攪拌3-4次，并迅速扒渣、放掉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66-67％的渣；
2)加入渣型為CaO-CaF2、堿度大于2.2的渣料6公斤，繼續(xù)升溫；
3)待中頻爐升溫至1200℃后，加入鐵礦石石5.5公斤，進(jìn)行降碳；
4)待中頻爐升溫至1350℃后，加入錳礦石15公斤，生產(chǎn)出達(dá)標(biāo)中碳錳鐵后、造渣3～5次，即得。
所得中碳錳鐵中目標(biāo)成分重量百分?jǐn)?shù)如下：
72≤Mn≤75、C≤2.0％、P≤0.3％、Si≤2.0、P≤0.3％、S≤0.02％。
實(shí)施例3
原料成分和目標(biāo)成分與實(shí)施例1相同，具體制備方法如下：
1)向中頻爐中依次加入3.6公斤錳礦石、1噸高猛礦粉，冶煉生產(chǎn)出達(dá)標(biāo)中碳錳鐵后，將6公斤石灰均勻的撒在表面，在1350℃左右人工攪拌3-4次，并迅速扒渣、放掉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66-67％的渣；
2)加入渣型為CaO-CaF2、堿度大于2.2的渣料6公斤，繼續(xù)升溫；
3)待中頻爐升溫至1200℃后，加入鐵礦石6公斤，進(jìn)行降碳；
4)待中頻爐升溫至1350℃后，加入錳礦石16公斤，生產(chǎn)出達(dá)標(biāo)中碳錳鐵后、造渣3～5次，即得。
所得中碳錳鐵中目標(biāo)成分重量百分?jǐn)?shù)如下：
72≤Mn≤75、C≤2.0％、P≤0.3％、Si≤2.0、P≤0.3％、S≤0.02％。
實(shí)施例4
原料成分和目標(biāo)成分與實(shí)施例1相同，具體制備方法如下：
1)向中頻爐中依次加入3.4公斤錳礦石、1噸高猛礦粉，冶煉生產(chǎn)出達(dá)標(biāo)中碳錳鐵后，將5.5公斤石灰均勻的撒在表面，在1350℃左右人工攪拌3-4次，并迅速扒渣、放掉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66-67％的渣；
2)加入渣型為CaO-CaF2、堿度大于2.2的渣料5.5公斤，繼續(xù)升溫；
3)待中頻爐升溫至1200℃后，加入鐵礦石5公斤，繼續(xù)降碳；
4)待中頻爐升溫至1350℃后，加入錳礦石15.5公斤，生產(chǎn)出達(dá)標(biāo)中碳錳鐵后、造渣3～5次，即得。
所得中碳錳鐵中目標(biāo)成分重量百分?jǐn)?shù)如下：
72≤Mn≤75、C≤2.0％、P≤0.3％、Si≤2.0、P≤0.3％、S≤0.02％。
最后應(yīng)該說明的是，以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。上述雖然對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。