[发明专利]变频感应炉冶炼中低碳锰铁的方法

说明书

本发明涉及一种中、低碳锰铁的生产方法。

现有技术生产中、低碳锰铁的生产方法有电硅热法、摇包法和转炉法等，电硅热法是将锰矿、锰硅合金和石灰加入炉中，主要依靠电热使炉料熔化，并对锰硅进行脱硅精炼而得到中低碳锰铁。摇包法是以摇包为冶炼设备的铁合金生产方法，首先将锰矿、石灰及熔剂混合均匀，投入液态锰硅合金进行冶炼而得到中、低碳锰铁。以上两种方法均以消耗锰硅合金为代价，生产成本高，而且造成资源浪费(消耗硅)。转炉法是将液态的碳素锰铁或锰硅合金倒入转炉内，然后进行吹氧，以除去其中的碳和硅而熔炼成中、低碳锰铁。由于转炉法存在碳-硅-锰反应局部高温区(约2000℃)，而在大于1800℃时即会造成锰的挥发，所以转炉顶吹法冶炼中、低碳锰铁时，锰的收得率较低，一般为70％左右。这种转炉没有加热功能，由于其容积大，因此散热慢，因此这种方法只适用于大容积的转炉冶炼。

本发明的目的在于提供一种能够在小容量的变频感应炉中进行中低碳锰铁生产的变频感应炉冶炼中低碳锰铁的方法。

本发明的技术方案是：一种变频感应炉冶炼中低碳锰铁的方法，包括如下步骤：

(1)、将固态碳素锰铁放入第一变频感应炉内熔化；

(2)、当锰铁温度达1250℃～1600℃时，将其兑到底部吹氩气的第二变频感应炉中；

(3)、在第二变频感应炉中，用顶吹氧枪对溶池进行吹氧，同时将底部吹氩气变为底部吹氧、氩混合气，对该炉中的锰铁进行吹炼；当锰铁中的碳含量大于或等于2％时称为吹炼的前期，此时控制熔池的温度为1250℃～1750℃，温度过高时用渣料或冷却剂降温；

(4)、当锰铁中的碳含量小于2％时称为吹炼的后期，此时停止顶吹氧，只进行底吹氧、氩混合气，并控制熔池的温度为1600℃～1800℃，熔池的温度过低时，用第二变频感应炉对熔池内的锰铁进行加热；

(5)、当锰铁中的碳含量小于等于1％时为吹炼的终点，此后进行底吹氩气，并向熔池中加入还原剂，把熔渣中的锰还原至铁中。

本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、锰的收得率高。低碳锰铁精炼中，锰的收得率的高低关键取决于熔池温度，温度过低容易造成锰的大量氧化，温度过高容易造成锰的大量挥发，因此本发明控制熔池温度在1250℃～1750℃之间，通过对铁水的在线连续测温方法，可以实时地在线测出熔池内铁水温度，同时进行变频感应加热的办法使第二变频感应炉的加热功率可任意调节，因此熔池铁水的温度高低可调，从而可严格而准确地控制第二变频感应炉内的溶池铁水温度，确保锰的收得率提高。

2、协调组织生产容易。本发明需要的设备为两只变频感应炉，一座用于熔化固态碳素锰铁，另一用于精炼低碳锰铁，两座炉子功率大小可调，因此，生产中可根据生产组织情况加快或降低冶炼速度，组织和协调生产非常容易。

3、通过变频感应炉产生的涡流对及底吹氩氧气可对溶池具有搅拌作用，可使整个溶池的传质传热效果好，温度控制准确。

实施例：一种变频感应炉冶炼中低碳锰铁的方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)、将固态碳素锰铁放入第一变频感应炉内熔化；

(2)、当锰铁温度达1250℃～1600℃时，最好是达1370℃～1500℃时兑至第二变频感应炉内；

(3)、在第二变频感应炉中，用顶吹氧枪对溶池进行吹氧，同时将底部吹氩气变为底部吹氧、氩混合气，对该炉中的锰铁进行吹炼；当锰铁中的碳含量大于或等于2％时称为吹炼的前期，此时控制熔池的温度为1250℃～1750℃，最好是1370℃～1650℃，温度过高时用渣料或冷却剂降温；

(4)、当锰铁中的碳含量小于2％时称为吹炼的后期，此时停止顶吹氧，只进行底吹氧、氩混合气，并控制熔池的温度为1600℃～1800℃，最好是1650℃～1750℃，熔池的温度过低时，用第二变频感应炉对熔池内的锰铁进行加热；

(5)、当锰铁中的碳含量小于等于1％时为吹炼的终点，此后进行底吹氩气，并向熔池中加入还原剂，把熔渣中的锰还原至铁中。

例如：变频感应炉两座，变频的范围为30HZ至3000HZ之间，内衬用电熔镁砂打结而成，MgO含量大于96％。内径为220毫米，炉子底部安装有环缝套管喷嘴和铁水连续测温探头。环缝套管吹氧气和氩气，外管吹氩气，连续测温探头用于检测熔池温度。根据温度高低情况随时加入冷却剂(例如石灰、石灰石、高品位锰矿、烧结球、碳素锰铁、废中碳锰铁等)或对熔池加热。第二变频感应炉内兑铁水前底吹环缝喷嘴的内管和外管同以2.0NM³/h流量吹入氩气的同时，将50公斤的碳素锰铁(Mn76.5％，C6.9％)熔体装入第二变频感应炉内，装入后的温度为1370℃，然后将底吹喷嘴的内管切换成氧气，其流量4NM³/h。外管氩气的流量减少到1.7NM³/h。然后下顶部水冷氧枪进行吹炼，顶枪氧气流量为10NM³/h，压力为0.7MPa。枪位为250mm。当点火成功后，加入第一批渣料1公斤生石灰，2公斤合成渣，半公斤锰尘球。连续吹炼25分钟。吹炼过程中反应熔池的温度始终保持在低于1650℃。因此在过程中又持续不断地加入3.4公斤锰矿、2公斤生石灰和0.5公斤萤石。经25分钟顶底复吹后，将顶枪升起，停止顶吹氧，完全改为底吹，底吹供气量及方法不变，持续吹炼20分钟，底吹过程中又加入2公斤锰矿、1公斤生石灰和0.2公斤萤石。底吹脱碳结束后，底吹喷嘴的内管切换成氩气。内外管的流量都为1.7NM³/h。持续吹炼5分钟，同时连续加入还原剂硅铁6公斤，生石灰5公斤，萤石1公斤。精炼结束后将铁和渣一起倒入铁水包内，吊出炉坑后经过镇静后挡渣浇注。最终得到低碳锰铁46.8公斤(其中Mn79.2％，C0.76％)。锰收率为88.9％。