專利名稱：雙聯搖爐法生產中碳錳鐵的制作方法
技術領域：
本發明涉及錳系鐵合金產品的生產，特別是一種雙聯搖爐法生產中碳錳鐵的方法。
背景技術：
中碳錳鐵含碳量＞0.7％≤2.0％，廣泛應用于特殊鋼生產。
目前有三類生產中碳錳鐵的方法電硅熱法、搖爐法、吹氧法。而每一大類根據其不同特點又派生出多種方法，如電硅熱法分為冷、熱裝法、低堿度法；搖爐法分為搖爐爐外預精煉法、搖爐精煉法；吹氧法分為吹氧脫碳法和吹氧脫硅法。總之，各種方法都有它的優點和不足，有的是著重熱能的利用，有的是著重提高錳的回收率，還有的兩者兼而有之。
用電硅熱法和搖爐法生產中碳錳鐵，產品含碳主要來自于錳硅合金和電爐中自培電極的熔蝕；電硅熱法初期采用的是冷裝料工藝，就是將錳硅合金錠與錳礦、石灰等裝入精煉爐中。20世紀六十年代末，將液態錳硅合金倒入精煉爐的熱兌工藝研究成功，與冷裝料工藝相比，每噸中碳錳鐵電耗下降400～800kwh/t，顯示出較大的競爭優勢，很快由熱兌取代了冷裝工藝，成為中碳錳鐵生產的主流，目前用熱兌法生產的中碳錳鐵占80％以上，但渣含錳與冷裝料工藝相當在20％左右，目前一般把熱兌工藝產生的渣作為生產錳硅合金的原料。
搖爐法冶煉中碳錳鐵是20世紀70年代后才發展起來的一種節能型冶煉新技術，見圖1。該方法由精煉爐出渣工序；錳硅爐出鐵工序；搖爐預精煉工序；終渣水淬工序；精煉爐精煉工序；中碳錳鐵熱液澆鑄工序和精整工序組成。為了有效地降低渣含錳，該法在熱兌工藝的基礎上，采用爐外預精煉，首先將精煉爐副產的液態中錳渣對入搖爐，再將錳硅爐的液態錳硅合金經分析計量后兌入搖爐，以一定速度的轉速晃動搖爐，在良好的動力學條件下，利用錳硅合金中的硅還原中錳渣里的MnO，反應式為。反應釋放的化學熱保證冶煉的正常進行，待渣液中的MnO貧化到規定要求后傾爐，倒出廢渣，液態中間合金對入精煉爐直至煉出合格的中碳錳鐵。與電硅熱法比較，搖爐法工藝先進，提高14～17個百分點的錳回收率，電耗在熱兌工藝基礎上降低150～250kw.h/t，生產穩定可靠。
但是，從實際生產中發現，由于中錳渣成分的變化或者錳硅合金成分的變化過大，導致搖爐預精煉后終渣含錳的不穩定。
發明內容
針對上述現有技術存在的不足，本發明提供一種雙聯搖爐法生產中碳錳鐵，它采用雙聯搖爐，加上原來的精煉爐和錳硅爐配套使用，四爐聯動，較好地解決了由于對入搖爐中錳渣成分波動引起終渣含錳不穩定的問題，能夠有效提高錳的金屬回收率，與單搖爐法精煉中碳錳鐵相比，能降低終渣含錳2～4百分點，達到7％以下，進一步提高了錳的回收率。
本發明將已有單搖爐作為初搖爐，在初搖爐和錳硅爐之間增加一臺終搖爐，精煉爐和錳硅爐的熔煉、澆鑄、精整、出渣、出鐵、入庫工序和終搖爐的終渣水淬工序與常規方法相同。
本發明提供的方法由精煉爐出渣工序；錳硅爐出鐵工序；初搖爐預精煉工序；終搖爐預精煉工序；終渣水淬工序；精煉爐精煉工序；中碳錳鐵熱液澆鑄工序和精整工序組成，其特征在于初搖爐預精煉工序將精煉爐產生的中錳渣熱液引入初搖爐，按重量計將1/2的液態錳硅合金對入初搖爐，將搖爐置于搖爐機上搖動，形成海浪式翻騰，翻騰的作用是使液態錳硅合金與中錳渣液克服比重差異、充分接觸，利用錳硅中的Si置換出渣中MnO的Mn，達到降低渣含錳的目的，反應式為。
終搖爐預精煉工序將從初搖爐撇出的初搖渣引入終搖爐，再對入剩余的1/2液態錳硅合金，重復初搖爐預精煉操作，進一步降低終渣含錳。經搖爐預精煉后的終渣含錳低于7％，是理想的水泥原料，分別將初搖爐和終搖爐產生的液態中間合金對入精煉爐。
精煉爐精煉工序是在精煉爐中首先加入含錳不低于40％的富錳礦，按重量計，加料量為配料量的3/4，熔化后，再將初搖爐和終搖爐產生的液態中間合金對入精煉爐，再加入其余的1/4富錳礦；富錳礦與液態錳硅合金之間按重量計比值為1∶0.85～1.1。
圖1是現有單搖爐法生產中碳錳鐵的工藝流程圖。
圖2是本發明提出的雙聯搖爐法生產中碳錳鐵的工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例所用的基本設備為12500KVA礦熱電爐1臺，3200KVA精煉電爐1臺；14m3搖爐2臺，有效容積2.5～10m3；搖爐機2臺，轉速35～80r/min，偏心距30～180mm；一次作業時間8～15min；8m3渣包和鐵水包8只；50噸行車2臺。
實施例1錳硅爐中加入錳礦石、焦碳、硅石。錳礦石成分為Mn30、SiO223.33、Fe3.03、CaO10.46、Al2O31.2、MgO2.89；焦碳的固定碳80％；硅石的SiO2大于98％，上述物料進行熔煉獲得液態錳硅合金，成分為(重量比)Mn67、Si20、Fe11、C1.2、P0.2。
精煉爐中加入富錳礦3286公斤，成分為(重量比)Mn42、Fe3.1、CaO4.1、SiO27.2，加入控制堿度1.3所需的石灰3700公斤(CaO大于85)、螢石25公斤，溶化后加入由初搖爐和終搖爐返回經過預精煉的液態中間合金，再向精煉爐加入1410公斤富錳礦進行升錳降硅精煉，按現有方法進行精煉取樣分析成分合格后出爐，精煉爐和錳硅爐同時出料，精煉爐產出的鐵水經澆鑄、精整得到中碳錳鐵產品，重量為5000公斤，按重量百分比成分為Mn78、Si1.5、C1.25、P0.25。精煉爐產出的中錳渣作為下一作業周期的原料全部流入初搖爐，成分為Mn21、CaO36.7、SiO232.4、MgO3.4。
精煉爐重新裝入同等數量的富錳礦和其它原料進行化料開始下一周期作業。
錳硅爐產出的液態錳硅合金流入鐵水包，按富錳礦和液態錳硅合金的比值確定錳硅合金的配料量、稱重，首先將配料量1/2的熱液2265公斤兌入初搖爐，以偏心距80毫米、50r/min轉速搖動初搖爐8min，利用搖爐機偏心輪產生的偏心力使熔體在搖爐內形成海浪式翻騰，克服中錳渣與錳硅合金的比重差，強化錳硅合金中的Si與中錳渣中的MnO的反應。待運轉時間達到后停機，靜置3分鐘。
起吊搖爐，將爐內上層浮渣(初搖渣含錳12％)撇入終搖爐，將初搖爐出來的一次中間合金熱液通過流槽入精煉爐。
再向終搖爐中兌入剩余的液態錳硅合金熔體2265公斤，以50r/min轉速搖動終搖爐8min，所取作用與初搖爐相同，待運轉時間達到后停機，再靜置3分鐘。
起吊搖爐，爐內上層浮渣撇入渣包水淬處理，終渣含錳6.83％，重量6260公斤。
將終搖爐出來的二次中間合金熱液通過流槽入精煉爐。
實例2～4按照實施例1相同的工藝過程，富錳礦/液態錳硅合金為1∶1.1、錳硅合金成分為Mn67、Si20、Fe11、C1.2、液態錳硅合金以總量的1/2分別加入初搖爐和終搖爐；初搖爐和終搖爐均以60轉/分鐘、偏心距40毫米、運轉12分鐘；當富錳礦含錳分別為40.2、42.5和45.1時，中錳渣熱液含錳分別為20.2、21.4和22.8，初搖渣含錳、終搖渣含錳和中碳錳鐵產品含錳，見表1。
表1 中錳渣不同含錳量條件下的渣含錳和產品含錳(W％)
從上表看出，中錳渣含錳變化，初搖渣含錳變化較明顯，終搖渣含錳變化較小，由于在精煉爐添加富錳礦進一步精煉的作用，中錳渣含錳偏高對產品的影響不明顯。
實例5～10按照實施例1相同的工藝過程，初搖爐和終搖爐均以40轉/分鐘、偏心距100毫米、運轉15分鐘；錳硅合金成分為Mn67、Si20、Fe11、C1.2；富錳礦成分為Mn42、Fe3.1、CaO4.1、SiO27.2；液態錳硅合金以總量的1/2分別加入初搖爐和終搖爐，當富錳礦/液態錳硅合金為1∶0.7～1.2時，初搖渣含錳、終搖渣含錳和中碳錳鐵產品含錳，見表2。
表2 富錳礦/液態錳硅合金不同比例下的渣含錳和產品含錳(W％)
當富錳礦/液態錳硅合金為1∶0.7和1∶0.8時，液態錳硅合金中Si量明顯不足于還原MnO，即便采用雙聯搖爐，終搖渣含錳仍然偏高；當富錳礦/液態錳硅合金為1∶1.2時，終搖渣含錳雖低但產品含錳偏低而含硅偏高。
實例11～14按照實施例1相同的工藝過程，富錳礦/液態錳硅合金為1∶1.0；錳硅合金成分為Mn67、Si20、Fe11、C1.2；富錳礦成分為Mn42、Fe3.1、CaO4.1、SiO27.2；液態錳硅合金以總量的1/2分別加入初搖爐和終搖爐；終搖爐以50轉/分鐘、偏心距80毫米、運轉10分鐘；初搖爐以60轉/分鐘、偏心距80毫米、運轉時間分別為5～15分鐘時，初搖渣含錳、終搖渣含錳，見表3。
表3 初搖爐不同運轉時間下渣含錳(W％)
當初搖爐運轉時間為5分鐘時反應不完全，含錳偏高的初搖渣轉移到終搖爐中來，而終搖爐中的液態錳硅合金量不足使終渣含錳偏高；當初搖爐運轉時間是8分鐘以上時，均能很好地控制終渣含錳。
權利要求
1.一種雙聯搖爐法生產中碳錳鐵的方法，由精煉爐出渣工序、錳硅爐出鐵工序、初搖爐預精煉工序、終搖爐預精煉工序、終渣水淬工序、精煉爐精煉工序、中碳錳鐵熱液澆鑄工序和精整工序組成，其特征在于初搖爐預精煉工序是將精煉爐產生的中錳渣熱液引入初搖爐，按重量計將1/2的液態錳硅合金對入初搖爐，將搖爐置于搖爐機上搖動；終搖爐預精煉工序是將從初搖爐撇出的初搖渣引入終搖爐，再對入剩余的1/2液態錳硅合金，重復初搖爐預精煉操作；精煉爐精煉工序是在精煉爐中首先加入含錳不低于40％的富錳礦，按重量計，加料量為配料量的3/4，熔化后，再將初搖爐和終搖爐產生的液態中間合金對入精煉爐，再加入其余的1/4富錳礦；所述富錳礦與液態錳硅合金之間的比值按重量計為1∶0.85～1.1。
2.按照權利要求1所述的雙聯搖爐法生產中碳錳鐵，其特征是四爐聯動，錳硅爐為連續作業，連續加料，定時出渣和出鐵；精煉爐和兩臺搖爐均為周期作業，精煉爐相鄰作業周期互相關聯，上一周期的副產物中錳渣是下一周期的原料。
3.按照權利要求1所述的雙聯搖爐法生產中碳錳鐵，其特征在于精煉爐產出的中錳渣全部流入初搖爐；錳硅爐產出的液態錳硅合金按富錳礦和液態錳硅合金的比值確定錳硅合金的配料量、稱重，首先將配料量1/2的熱液對入初搖爐，以偏心距40～100mm、40～60r/min的轉速搖動初搖爐8～15min后停機，靜置3分鐘后將搖爐起吊，將爐內上層浮渣撇入終搖爐，將一次中間合金熱液倒入精煉爐；再向終搖爐中對入剩余的錳硅合金熔體，以偏心距40～100mm、40～60r/min的轉速搖動終搖爐8～15min后停機，靜置3分鐘后將搖爐起吊，爐內上層浮渣作為終渣撇入渣包水淬處理，將二次中間合金熱液倒入精煉爐。
4.按照權利要求1或3所述的雙聯搖爐法生產中碳錳鐵，其特征是精煉爐完成一周期作業后，裝入總配料量3/4的富錳礦進行化料，注入全部中間合金后，再將剩余的富錳礦入爐。
全文摘要
一種雙聯搖爐法生產中碳錳鐵，將精煉爐產生的中錳渣熱液引入初搖爐，按重量計將1/2的液態錳硅合金對入初搖爐，置于搖爐機上搖動后，將從初搖爐撇出的初搖渣引入終搖爐，再對入剩余的1/2液態錳硅合金，將搖爐置于搖爐機上搖動；精煉爐精煉工序是在精煉爐中首先加入含錳不低于40％的富錳礦，按重量計，加料量為配料量的3/4，熔化后，再將初搖爐和終搖爐產生的液態中間合金對入精煉爐，再加入其余的1/4富錳礦；所述富錳礦與液態錳硅合金之間的比值按重量計為1∶0.85～1.1，本發明四爐聯動，能夠有效提高錳的金屬回收率，與單搖爐法精煉中碳錳鐵相比，能降低終渣含錳2～4百分點，達到7％以下，進一步提高了錳的回收率。
文檔編號C22C38/04GK1793396SQ20051004874
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月26日 優先權日2005年12月26日
發明者王運正, 高德云, 張承貴, 王寧, 屠章云, 湯順強, 抗祖輝, 劉世陽, 孫仲春 申請人:云南文山斗南錳業股份有限公司