27硅锰钢生产操作要点

Question

转炉生产方面的

Answer 1

1 化学成分

高锰钢按照国家标准分为5个牌号，主要区别是碳的含量，其范围是0.75％－1.45％。受冲击大，碳含量低。锰含量在11.0％－14.0％之间，一般不应低于13％。超高锰钢尚无国标，但锰含量应大于18％。硅含量的高低，对冲击韧度影响较大，故应取下限，以不大于0.5％为宜。低磷低硫是最基本的要求，由于高的锰含量自然起到脱硫作用，故降磷是最要紧的，设法使磷低于0.07％。铬是提高抗磨性的，一般在2.0％左右。

2 炉料

入炉材料是由化学成分决定的。主要炉料是优质碳素钢（或钢锭）、高碳锰铁、中碳锰铁、高碳铬铁及高锰钢回炉料。这里特别提醒的是由人认为只要化学成分合适，就可以多用回炉料。这个人士是有害的。某些厂之所以产品质量不佳，皆出于此。不仅高锰钢、超高锰钢，凡是金属铸件，绝不可以过多的使用回炉料，回炉料不应超过25％。那么，回炉料过剩该如何？只要把废品降到最低，回炉料就不会过剩。

3 熔炼

这里着重讲加料顺序，无论用中频炉，还是电弧炉熔炼，总是先熔炼碳素钢，而各类锰铁和其他贵重合金材料，要分多次，每次少量入炉，贵重元素在最后加入，以减少烧损。料块应尽量小些，以50－80mm为宜。熔清后，炉温达到1580－1600℃时，要脱氧、脱氢、脱氮，可用铝丝，也可用Si-Ca合金或SiC等材料。将脱氧剂一定压到炉内深处。金属液面此时用覆盖剂盖严，隔断外界空气。还要镇静一段时间，使氧化物、夹杂物有充足时间上浮。然而，不少企业，只将铝丝甚至铝屑，撒再金属液面上，又不加覆盖，岂不白白浪费！在此期间，及时用中碳锰铁来调整锰与碳的含量。

钢液出炉前，将浇包烘烤到400℃以上是十分必要的。在出炉期间用V-Fe、Ti-Fe、稀土等多种微量元素做变质处理，是使一次结晶细化的必要手段，它对产品性能影响是至关重要的。

4 炉料与造型材料

要延长炉令，当分清钢种与炉衬的属性。锰钢属碱性，炉衬当然选用镁质材料。捣打炉衬要轮番周而复始换位操作。添加炉衬材料不可过厚，每次80厘米左右为宜，捣毕要低温长时间烘烤。如提高生产效率，笔者建议采用成型坩埚（沈阳力得厂和恒丰厂均又成品出售），从拆炉捣装成，不用1小时，即可投入生产，同时成型坩埚对防穿炉大裨益。当然，炉令的长短与操作者大又关系。不少操作者像掷铅球的运动员一样，把炉料从三四米之外投入炉内，既不安全又伤炉令，应将炉料置于炉口旁预热，然后用夹子慢慢地将炉料顺炉料置于炉口旁预热，然后用夹子慢慢地将炉料顺炉壁放入。

造型材料和涂料也应与金属液属性相一致，或者用中兴材料（如铬铁矿砂、棕刚玉等）。若想获得一次结晶细化的集体，采用蓄热量大的铬铁矿砂是正确的，尤其是消失模生产厂，用它将克服散热慢的缺点。

5 铸造工艺设计

锰钢的特点是凝固收缩大，散热性差，据此，在工艺设计中铸造收缩率取2.5％－2.7％，铸件越长大、越应取上限。型砂与砂芯的退让性一定要好。浇注系统采取开放式。多个分散的内浇道从铸件的薄壁处引入，且成扁而宽的喇叭状，靠近铸件处的截面积大于与横浇道相联的截面积，使金属液快速平稳地注入铸型，防止整个铸型内的温差过大。冒口直径要大于热节直径，紧靠热节，高度是直径的2.5－3.0倍，必须采用热冒口甚至浇冒口合一，让充足的高温金属液来不足铸件在凝固收缩时之空位。将直浇道、冒口位于高处（砂箱有5－8。的斜度）也是正确的。浇注时尽可能低温快浇。一旦凝固，要及时松砂箱。聪明的设计师总是善于利用冷铁，包括内冷铁于外冷铁，它既细化一次结晶，消除缩孔、缩松，又提高工艺出品率，当然，适宜的用量和规格是应该考虑的。内冷铁要干净、易熔，用量以少为宜。外冷铁的三维尺寸与冷却物的三维尺寸为0.6－0.7倍的函数关系。过小不起作用，过大造成铸件开裂。铸件在型内要长时间保温，直到低于200℃再开箱。

6 热处理

热处理开裂，是低温阶段升温过快所致。故正确的操作是350℃以下，升温速度<80℃/h，750℃以下，<100℃/h，且有不同时期的保温。至>750℃时，铸件内呈塑性状态，可以快速升温了。至1050℃时根据铸件的厚度确定保温时间，然后再升到1100℃以上。给出炉降温留有余地然后尽快入水。高温时升温太慢，保温时间太短，出炉后到入水时间间隔过长（不应>0.5min），这一切都影响铸件质量。入水温度应<30℃，淬火后，水温<50℃，水量应不小于铸件重量的8倍。冷水从池下部进入，温水从池顶面流出。铸件在水池中要三个方向不停地一动。

7 切割与焊接

因为锰钢热传导性能差，所以在切割浇冒口时应十分注意。最好将铸件置于水中，被切割部分露在水外，切割时留一定量的茬，热处理后磨掉。

不少厂，焊接和焊补成为必然。选用奥氏体基的锰镍焊条（D256或D266型），规格细长，φ3.2mm×350mm，外层药皮为碱性。操作时采用小电流，弱电弧，小焊道多焊层、始终保持低温度少热量的操作方法。一边焊接一边击打，消除应力。重要铸件必须探伤。
生产者要考虑的，不仅仅是降低生产成本，但更重要的是不出废品，最大限度地出优质品，进而最到限度地扩大占领市场份额。这看起来是慢而费，实际上是快而省，这个观念不仅认识到，更重要的是要做到。

Answer 2

，则生铁[Si]含量相应下降0.02％。如果锰铁高炉渣中(MnO)含量较高，则能提高炉渣氧位，在炉缸中发生SiO＋(MnO)=(SiO2)＋[Mn]反应，从而导致锰铁[Si]含量下降，[Mn]含量上升。
富氧能改善高炉内热量分布，缓和锰铁高炉特有的“上热下凉”矛盾，促进高炉强化冶炼进程，降低入炉焦比，提高利用系数，从而降低锰铁含硅量。据新余钢铁有限责任公司统计数据，富氧率每上升1％，可增加产量6.33％～6.51％，焦比下降2.78％～2.88％，锰回收率提高1％～2％。
提高风温可增加热流比，降低软熔带高度和吨铁热耗，减少(SiO2)和气态SiO与铁滴及焦炭的接触时间和空间，可抑制[Si]生成量。杭钢冶炼低硅生铁的经验是：风温每提高100℃，生铁[Si]含量可降低0.07％～0.09％。在采用高碱度渣操作时，提高风温的降硅效果更佳。据此推断，锰铁高炉采用高风温的降硅效果好于生铁高炉。
由反应SiO2＋2[C]=[Si]＋2CO知，若提高炉内PCO，可抑制[Si]的还原。PCO与炉内总压和煤气中CO浓度有关。因锰铁高炉煤气中CO浓度高，是冶炼低硅锰铁的一个有利因素。因此，保持全风操作，减少临时性减风降压，有利于降低锰铁含硅量。
高炉合理的煤气分布通常应符合三条原则：1)有利于高炉稳定顺行；2)有利于改善煤气利用率，以获得低燃料比；3)有利于维护合理炉型，延长高炉寿命。
国内外先进高炉无一例外均采用“中心发展型”煤气分布。首钢采用“分装大批重，重边缘，高风速，高喷吹重负荷，实现中心开放型煤气流”。马钢的经验是“吹透中心，加重边缘”，都获得了生铁含硅量降低，增产节焦的好效果。实践证明，和生铁高炉类似，锰铁高炉合理煤气曲线应是“中心开放型”。这种煤气分布使炉缸生成的煤气优先集中于炉缸中心，炉缸工作均匀活跃，料柱疏松，炉内压差降低，形成位置较低的倒V型软熔带，对外部条件变化的适应能力强，有利于稳定炉况。同时使边缘气流减弱，炉墙热负荷及温度下降，炉体散热损失减少，有利于改善煤气利用率和延长高炉寿命，易于获得低硅锰铁。
获得“中心开放型”煤气分布曲线的一个重要措施是采用类似法国SFPO锰铁公司的“上大下小，较高炉喉”高炉内型，以便充分利用煤气热量预热炉料，降低煤气流速，适当延长冶炼周期，增强中心气流，加重边缘，提高煤气利用率。据日本新日铁数据，炉内煤气流速每加快1m/s，焦比将增加约30kg/t铁。
高炉冶炼低硅锰铁的最大威胁是炉冷风险。由于炉缸热贮备处于炉况允许的最经济水平，精心操作稳定炉温，减少漏水、崩料、低料线等恶性炉况，提高炉温控制技术水平显得尤为重要。炉温稳定的重要标志是获得最小的锰铁含硅标准偏差值。即含硅标准偏差值愈小，则炉温愈稳定，允许的平均含硅量下限愈低。
其经济效益具体体现在以下方面：硅是高炉内难还原元素之一，由SiO2中直接还原1kgSi所需热量相当于从FeO中直接还原1kgFe的8倍，是从MnO中直接还原1kgMn的4倍。据经验数据，锰铁含硅量每增加0.1％，相应的入炉焦比增加13kg/t～20kg/t。冶炼低硅高炉锰铁有利于减少锰的高温挥发损失。同时，由于焦比降低，渣量减少，炉渣锰损失也相应下降有利于降低锰矿消耗。由于焦比降低，锰金属回收率提高，锰铁产量可相应增加。由于锰铁含硅平均水平下降，高硅废品将减少，有利于提高锰铁合格率。据经验数据，锰铁含硅量每增加0.1％，相应的高炉利用系数则降低0.04～0.06t/m3·d，锰铁含硅量每增加0.1％，锰金属回收率则下降0.4％～0.5％。锰铁含硅量每上升0.1％，相应的锰铁合格率将下降0.08％～0.12％。