如何解決鐵水脫錳問題

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錳能夠提高鋼材的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，降低鋼材的冷脆傾向和硫、氧對鋼材的熱脆影響，改善鋼材熱加工性能，一般被視為一種有益合金元素。但是，過多的錳會使鋼材變硬變脆，降低鋼材的耐腐蝕性、可焊性，并影響硅鋼的導(dǎo)磁性。因此，普通碳素鋼中錳含量控制在0.3%到0.8%，低合金鋼中錳含量控制在1.2%到1.6%，硅鋼中錳含量控制在0.2%到0.3%。另外，在鑄造生鐵中，錳易造成晶間偏析，降低生鐵的塑性和沖擊韌性。因此風(fēng)電生鐵和低鈦生鐵要求[Mn]小于0.1%。鑄造用高純生鐵則提出了更高的指標(biāo)：[Mn]小于0.02%。

由于錳一直作為鋼鐵中有益的合金元素，因此，國內(nèi)外學(xué)者對轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的脫碳保錳做了很多的研究，而對碳飽和鐵水脫錳問題研究甚少，對鐵水脫錳的影響因素和工藝都處于摸索階段。

鐵水中的錳主要來自高爐鐵礦石中MnO的還原，鐵水脫硅脫磷預(yù)處理和轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中都會有部分錳被氧化。錳作為一種金屬元素，去除它只能通過氧化造渣的方式從鐵水中分離出來，因此脫錳劑的選擇其實(shí)就是選擇合適的氧化劑。根據(jù)冶金過程中常見的氧化物氧勢圖可知，鐵氧化物是一種最經(jīng)濟(jì)而且比較有效的脫錳劑，是唯一一種脫錳后不對鐵水產(chǎn)生污染的材料。鐵氧化物有FeO和Fe2O3兩種形式，由于Fe2O3中w(O)高于FeO，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算，前者的脫錳效率是后者的1.35倍。例如，還原55克Mn需要FeO72克；而采用Fe2O3則只需53.33克。鋼鐵企業(yè)本身擁有豐富的鐵氧化物資源，比如某些鐵精礦，氧化鐵皮，還有w(Fe2O3)幾乎為100%的鐵紅顏料。本著資源綜合利用的方針及低成本原則，可以在這些材料中選取合適的物美價(jià)廉的脫錳劑。

近年來國內(nèi)企業(yè)對影響脫錳效果的各種因素作了研究。

一．鐵水溫度。首先，必須在脫錳劑熔化的情況下才能有效實(shí)現(xiàn)脫錳。提高鐵水溫度有利于脫錳劑的熔化。但從氧化反應(yīng)來說，鐵水溫度越低，錳的氧化越快，終點(diǎn)[Mn]也就越低。有工作表明，在溫度1300℃到1400℃區(qū)間，脫錳的反應(yīng)平衡常數(shù)基本不受鐵水溫度的影響，保持恒定值。在一定吹氧量和吹氧速率條件下以及脫錳劑能夠充分熔化的情況下，鐵水溫度在這個溫度區(qū)間內(nèi)越低，渣中FeO越高，脫錳速率越大，且終點(diǎn)[Mn」越低。

二．爐渣堿度。在一定溫度條件（如T=1400℃）下，爐渣堿度對碳飽和鐵水中錳的氧化有很大影響，堿度指標(biāo)R=1.9時(shí)回錳非常嚴(yán)重，脫錳率小于18%；R=0.5時(shí)，沒有回錳現(xiàn)象，脫錳率高達(dá)74%。一般來說，低堿度條件下，碳飽和鐵水的[Si]越高，脫錳速率越快，脫錳率越高。高堿度條件下，脫錳速率很緩慢，且脫錳率很低，一般小于23%。脫錳劑中添加CaO不利于脫硅脫錳反應(yīng)的進(jìn)行；在渣中加入的CaF2會與SiO反應(yīng)生成CaO，提高爐渣堿度，也不利于脫錳。

另外，由于SiO2氧勢低于MnO，脫錳反應(yīng)總伴隨著脫硅反應(yīng)。添加SiO2可以抑制脫硅反應(yīng)、促進(jìn)脫錳反應(yīng)。脫錳劑中添加10%的SiO2后，可使脫硅率降低5.7%，脫錳率提高6.7%。