硅锰

硅锰

 

硅锰合金,是由锰、硅、铁及少量碳和其它元素组成的合金,块状、有银光泽、比重6.0-6.4,是一种用途较广、产量较大的铁合金。硅锰合金是炼常用的复合脱氧剂,又是生产中低碳锰铁和电硅热法生产金属锰的还原剂。硅锰合金可在大、中、小型矿热炉内采取连续式操作进行冶炼。硅锰在国内西南地区较多,云南、贵州、广西、湖南。

 

 

目前国内厂家生产锰硅合金大多以锰矿石、富锰渣硅石为在原料,焦炭为还原剂,辅以石灰(白云石)、萤石等熔剂,搭配入炉冶炼,产品含硅量通常在23%以下,其生产工艺流程见下图。

 

 

硅锰冶炼原料

 

1、锰矿石

锰矿石是指可供工业提取锰或直接用于工业上的含锰矿物。根据一成条件可分为沉积矿床、变质矿床和风化层矿床,按化学结构可分为氧化锰矿、碳酸盐锰矿、硅酸盐锰矿等。我国锰矿资源大部分集中在中南和西南地地区,类型以氧化锰矿和碳酸锰矿为主。在锰硅合金生产中,对锰矿石的要求有以下几个方面:

 

1.1Mn高:含锰量是锰矿石的主要质量指标,锰含量越高,越有益于各项经济技术指标的改善。

 

1.2Fe适中:由于铁在冶炼过程中95%以上进入合金,因此对锰矿中铁含量随生产品种不同要求也不一样,在实际生产中,常使用锰矿石和含铁低的富锰渣搭配入炉,得到合格的产品。

 

1.3 SiO2不作严格限制:锰矿石中含有一定的SiO2对锰硅合金生产是有益的,但也不是越高越好,一般以料批中不须配入硅石即能生产出合格产品为益。

 

1.4CaOMgO不予限制。

 

1.5PAl2O3要低:锰矿中的PAl2O3  对所有锰系合金冶炼来说都是无益组分,但适量Al2O3的对冶炼过程有一定的促进作用。

 

1.6物理特征:锰矿石要求有一定的粒度、抗压强度和低的含水量。粉矿会降低炉料的透气性,抗压强度低的矿石在炉内易粉化,也会降你炉料透气性,锰挥发多,不利于化学反应和热交换,锰回收率低;含水量高的矿石入炉后会使热损耗增大,降低化料速度。

 

2、焦炭

在锰硅合金生产中对焦炭的要求一般为:固定碳含量80%以上,灰分低于18%,挥发分不作限制(4~5%),水分越低越好,电阻率高,反应活性好,粒度合适,有一定的机械强度。

 

3、辅料

 

3.1硅石:要求SiO2含量在97%以上,粒度适合,具有良好的抗爆性能。

 

3.2白云石:要求CaO%30%MgO20%,粒度合适。

 

3.3石灰:要求CaO%82%,使用前无粉化。

 

3.4萤石:要求CaF2%50%,粒度合适。

 

 

硅锰冶炼反应原理

 

锰矿石入炉后,在高温和还原剂的作用下,首先分解和被还原为低价MnO,由于炉料中SiO2配入量多,大部分MnO 首先与SiO2结合生成以下几种硅酸盐:

MnO+SiO2=MnSiO3        (1)

2MnO+ SiO2=Mn2SiO4       (2)

MnO+SiO2+CaO=(MnCa)SiO4       (3)

三种硅酸盐的熔点分别为1250℃、1515℃和1240℃,由富锰渣形态带入的锰和硅也是以硅酸盐的形式存在的,因此,锰硅合金生产过程的还原反应,实际上是炉渣中的液态硅酸盐与碳质还原剂的反应,反应式表达为:

MnO+1+XC=MnCX+CO

SiO2+2C=Si+2CO

MnCX+Si=MnSi+XC

SiO2+SiO2+3+XC=MnSiCX+3CO

由此可知,Mn首先被还原出来生成锰的碳化物,随着温度的升高,硅也被还原出来,与锰能生成更为稳定的硅化锰MnSi,从而将碳排挤出来,被还原出来的Si越多,合金中碳含量越低,这也是冶炼低碳锰硅合金的理论依据。

 

在有一定量铁存在的条件下,MnSi的还原更容易进行。

 

液态锰硅合金中溶解的碳是随高温镇静时间的延长而减少的,所以液态合金在凝固前通过保温镇静,可以使其中的CSiC充分上浮,得到含碳更低的锰硅合金。

 

硅锰国家标准

 

硅锰国家标准GB/T 4008-1996

 

1 范围

本标准规定了锰硅合金的技术要求、试验方法、检验规则、包装、储运、标志和质量证明书。

本标准适用于炼钢及铸造作合金剂、复合脱氧剂利脱剂。冶炼中低碳锰铁(价格)作还原剂用的锰硅合金。

 

 引用标准

下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB 365083 铁合金验收、包装、储运、标志和质量证明书的一般规定。

GB/T 401094 铁合金化学分析用试样采取和制备

GB 5686.188 锰硅合金化学分析方法 电位滴定法测定锰量

GB 5686.285 锰硅合金化学分析方法 重量法测定硅量

GB 5686.388 锰硅合金化学分析方法 中和滴定法测定磷量

GB 5686.485 锰硅合金化学分析方法 蓝光度法测定磷量

GB 5686.588 锰硅合金化学分析方法 红外线吸收法测定碳量

GB/T 132479l 铁合金产品粒度的取样和检测方法

 

3 技术要求

3.1 牌号及化学成分

锰硅合金按锰、硅及其杂质含量的不同,分为八个牌号,其化学成分应符合表1规定。

 

化学成分

注:硫为保证元素,其余均为必测元素。

 

3.2 需方对化学成分有特殊要求时,可由供需双方另行商定。

3.3 物理状态

3.3.1 锰硅合金以块状或粒状供货,其粒度范围及允许偏差应符合表2规定。

 

粒度范围

 

3.3.2 需方对物理状态如有特殊要求,可由供需双方另行商定。

 

4 试验方法

4.1 取样与制样

化学分析用试样的采取和制备,按GBT 4010进行。

4.2 分析方法

锰硅合金的比学分析方法,按GB 5686.156865进行。

4.3 粒度检查

锰硅合金的粒度检查,按GBT 13247进行。

 

检验规则

5.1 质量检查和验收

锰硅合金的质量检查和验收应符合GB 3650的规定。

5.2 组批

锰硅合金锰含量波动在4%范围内的同牌号、同组级归为一批交货。

 

包装、储运、标志和质量证明书

6.1 包装

锰硅合金一般以散装供贷.也可采用集装箱或袋装供货,如用集装箱或袋装供货时,包装件外应有明显标志。

6.2 储运、标志和质量证明书

锰硅合金的储运、标志和质量证明书应符合GB 3650的规定。

 

 

硅锰国家标准GB/T 4008-2008

 

本标准修改采用ISO 54471980《锰硅合金——交货技术条件》(英文版)。

本标准根据ISO 54471980重新起草。为了方便比较,在附录A中列出了本标准章条编号和ISO 5447:1980章条编号的对照一览表。

考虑到我国国情,本标准在采用ISO 54471980时进行了修改。这些技术性差异用垂直单线标识在它们所涉及的的条款的页边空白处。在附录B中给出了技术性差异及其原因的一览表以供参考。

为了便于使用,对于ISO 5447:1980,本标准还做了下列编辑性修改:

        ——将“本国际标准”一词改为“本标准”;

        ——用小数点“.”代替作为小数点的逗号“,”;

        ——删除ISO 5447:1980的前言。

        本标准代替GB/T 40081996《锰硅合金》。

        本标准与GB/T 40081996相比主要变化如下:

        ——调整了FeMn64Si16FeMn64Si18FeMn64Si23三个牌号中的锰含量及FeMn64Si16牌号的硅含量,并按GB/T 7738对牌号重新命名;

        ——删除“表1的注:硫为保证元素,其余均为必测元素”;

        ——调整了表2等级4的粒度范围;

        ——增加了附录A和附录B

本标准的附录A和附录B为资料性附录。

本标准由中国钢铁工业协会提出。

本标准由全国生铁及铁合金标准化技术委员会归口。

本标准起草单位:冶金工业信息标准研究院、山西晋能集团有限公司、中钢集团吉林铁合金股份有限公司、桂林康密劳铁合金有限公司。

本标准主起草人:张瑞香、张耀、王爽、李永全。

本标准所代替标准的历次版本发布情况为:

        ——GB/T 40081983GB/T 40081987GB/T 40081996

 

锰硅合金

 

范围

本标准规定了锰硅合金的技术要求、试验方法、检验规则、包装、储运、标志和质量证明书。

本标准适用于炼钢及铸造作合金剂、复合脱氧剂和脱硫剂,冶炼中低碳锰铁(价格)作还原剂用的锰硅合金。

 

规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。

GB/T 3650 铁合金验收、包装、储运、标志和质量证明书的一般规定

GB/T 4010 铁合金化学分析用试样的采取和制备(GB/T 40101994neq ISO 4552:1987

GB/T 5686.1 锰铁、锰硅合金、氮化锰铁和金属锰 锰含量的测定 电位滴定法、硝酸铵氧化滴定法(GB/T 5686.12008ISO 4159:1978MOD

GB/T 5686.2 锰铁、锰硅合金、氮化锰铁和金属锰 硅含量的测定 钼蓝光度法、氟硅酸钾滴定法和高氯酸重量法(GB/T 5686.22008ISO 4158:1978MOD

GB/T 5686.4 锰铁、锰硅合金、氮化锰铁和金属锰 磷含量的测定 钼蓝光度法和碱量滴定法

GB/T 5686.5 锰铁、锰硅合金、氮化锰铁和金属锰 碳含量的测定 红外线吸收法、气体容量法、重量法和库仑法

GB/T 5686.7 锰铁、锰硅合金、氮化锰铁和金属锰 硫含量的测定 红外线吸收法和燃烧中和滴定法

GB/T 7738 铁合金产品牌号表示方法

GB/T 13247 铁合金产品粒度的取样和检测方法(GB/T 132471991neq ISO 4551:1987

 

技术要求

3.1 牌号及化学成分

3.1.1 锰硅合金按锰、硅及其杂质含量的不同,分为8个牌号,其化学成分应符合表1规定。

 

牌号和化学成分

 

3.1.2 需方对表1化学成分就砷、等元素有特殊要求时,由供需双方另行协商。

3.2 物理状态

3.2.1 锰硅合金以块状或粒状供货,其粒度范围及允许偏差应符合表2规定。

3.2.2 需方对粒度有特殊要求时,可由供需双方另行协商。

 

粒度要求

 

试验方法

4.1 化学分析

锰硅合金的化学分析方法应符合表3的规定。

化学分析方法

 

4.2 粒度检测

锰硅合金粒度检测按GB/T 13247的规定。

 

检验规则

5.1 组批

锰硅合金锰含量波动在4%范围内的同牌号、同组级归为一批交货。

5.2 化学分析用试样的采取和制备

锰硅合金的化学分析用试样的采取和制备按GB/T 4010的规定。

5.3 质量检查与验收

锰硅合金的质量检查与验收应符合GB/T 3650的规定。

5.4 粒度的取样和验收

锰硅合金粒度的取样和验收按GB/T 13247的规定。

 

包装、储运、标志和质量证明书

6.1 包装

锰硅合金一般以散装供货,也可采用集装箱或袋装供货。如用集装箱或袋装供货时,包装件外应有明显标志。

6.2 储运、标志和质量证明书

锰硅合金的储运、标志和质量证明书应符合GB/T 3650的规定。