中碳錳鐵主要是由錳、鐵兩種元素組成的合金，錳鐵是煉鋼生產(chǎn)中用得多的一種脫氧劑和合金化材料。它以錳礦石為原料，在高爐和電爐里熔煉制成的。錳的密度7.43 g/cm3，熔點1245℃，沸點2150℃。錳和氧有很大的親和力，能與氧生成穩(wěn)定的氧化錳。此外，錳鐵作為合金元素添加劑，能鋼的硬度、延展性、韌性和抗磨能力變大。它應(yīng)用于結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、不銹耐熱鋼、抗磨鋼等合金鋼中。錳還有脫硫和減少硫的有害影響作用。中碳錳鐵可分為含碳量小于0.7%的低碳錳鐵和含碳量0.7%-2.0%的中碳錳鐵。

中碳錳鐵生產(chǎn)用原料

電硅熱法生產(chǎn)中低碳錳鐵的原料有錳礦、錳硅合金和石灰。 [1] 

對錳礦的要求是：Mn> 40%，Mn/Fe> 7，P<0.1%，SiO2<15%的富錳氧化礦、冶煉中低碳錳鐵不宜采用燒結(jié)礦和富錳渣，錳礦的粒度不大于50mm，水分應(yīng)小于6%。

對錳硅合金的要求是：含碳量應(yīng)根據(jù)所煉中低碳錳鐵的含碳量決定，含錳量越高越好。通常含錳量為67%—69%。采用冷裝時，錳硅合金的粒度小于30mm，并去掉高碳層。采用液態(tài)錳硅合金兌入法，熱兌時將渣扒干凈。

對石灰的要求是：P≤0.02%，SiO2≤3%，粒度8-40mm，不得帶有碳質(zhì)夾雜物，不應(yīng)使用粉狀、未燒透的石灰。

中碳錳鐵冶煉工藝

冷裝法是生產(chǎn)中低碳錳鐵的傳統(tǒng)方法，采用的精煉爐為傾動式石墨電弧爐。中低碳錳鐵的冶煉過程包括補爐、引弧、加料、熔化、精煉和出鐵。

補爐：爐襯用鎂質(zhì)材料筑成：爐襯在冶煉的高溫下，受爐渣和金屬的侵蝕以及電弧高溫的作用，爐底和爐膛耐火材料逐漸變薄，出鐵口易損壞，上爐出完鐵后，要很快的進(jìn)行堵出鐵口和補爐。

引弧、加料和熔化：補爐結(jié)束后，先在爐底鋪一層從料批中抽出的部分石灰，隨之加部分錳硅合金引弧，再將其余混合料都加入爐內(nèi)。爐料加完后，給電至滿負(fù)荷。為減少熱損并縮短熔化期，要及時將爐膛邊緣的爐料推向爐心，但以防翻渣和噴濺：待爐料基本熔清后（此時合金含硅已降至3%-6%，爐渣堿度和含錳量也接近終渣），便進(jìn)入精煉期。

精煉：由于在熔化末期爐渣溫度已達(dá)到1500-1600℃，脫硅反應(yīng)已基本結(jié)束，故精煉期脫硅速度減慢。為加速脫硅，縮短精煉時間，應(yīng)對熔池進(jìn)行多次攪拌，并定時取樣判斷合金含硅量，記錄出鐵時間。合金含硅量一般控制在1. 5%-2.0%范圍內(nèi)。當(dāng)精煉一段時間后，合金含硅量還高，可往爐內(nèi)附加一些錳礦和石灰，繼續(xù)精煉至含硅量合格后方可出爐：加多精煉時間，能使渣中含錳量變低，但會導(dǎo)致錳的揮發(fā)損失和電能消耗的增加。因此不宜過分強調(diào)渣中含錳量。

出鐵：當(dāng)合金含硅量基本達(dá)到要求時，就可停電進(jìn)行平靜，使渣中金屬粒沉降，然后出鐵。出鐵時，合金和爐渣一起流入鐵水包，由于出鐵時爐渣和合金間產(chǎn)生混沖作用，所以在爐外還可脫去0.2%-1.0%的硅。剛出爐的鐵水溫度較高，并混有熔渣，不得很快澆注，以防燒壞錠模和造成鐵中夾渣，應(yīng)冷靜降溫一會時間后澆注，采用覆蓋渣保溫澆注。澆注用模高不宜多過300mm，否則會使合金中間部位因降溫過慢，產(chǎn)生偏析，造成雜質(zhì)富集，嚴(yán)重時使產(chǎn)品報廢。