如何解决铁水脱锰问题

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锰能够提高钢材的屈服强度和抗拉强度，降低钢材的冷脆倾向和硫、氧对钢材的热脆影响，改善钢材热加工性能，一般被视为一种有益合金元素。但是，过多的锰会使钢材变硬变脆，降低钢材的耐腐蚀性、可焊性，并影响硅钢的导磁性。因此，普通碳素钢中锰含量控制在0.3%到0.8%，低合金钢中锰含量控制在1.2%到1.6%，硅钢中锰含量控制在0.2%到0.3%。另外，在铸造生铁中，锰易造成晶间偏析，降低生铁的塑性和冲击韧性。因此风电生铁和低钛生铁要求[Mn]小于0.1%。铸造用高纯生铁则提出了更高的指标：[Mn]小于0.02%。

由于锰一直作为钢铁中有益的合金元素，因此，国内外学者对转炉炼钢过程的脱碳保锰做了很多的研究，而对碳饱和铁水脱锰问题研究甚少，对铁水脱锰的影响因素和工艺都处于摸索阶段。

铁水中的锰主要来自高炉铁矿石中MnO的还原，铁水脱硅脱磷预处理和转炉炼钢过程中都会有部分锰被氧化。锰作为一种金属元素，去除它只能通过氧化造渣的方式从铁水中分离出来，因此脱锰剂的选择其实就是选择合适的氧化剂。根据冶金过程中常见的氧化物氧势图可知，铁氧化物是一种最经济而且比较有效的脱锰剂，是唯一一种脱锰后不对铁水产生污染的材料。铁氧化物有FeO和Fe2O3两种形式，由于Fe2O3中w(O)高于FeO，按质量分数计算，前者的脱锰效率是后者的1.35倍。例如，还原55克Mn需要FeO72克；而采用Fe2O3则只需53.33克。钢铁企业本身拥有丰富的铁氧化物资源，比如某些铁精矿，氧化铁皮，还有w(Fe2O3)几乎为100%的铁红颜料。本着资源综合利用的方针及低成本原则，可以在这些材料中选取合适的物美价廉的脱锰剂。

近年来国内企业对影响脱锰效果的各种因素作了研究。

一．铁水温度。首先，必须在脱锰剂熔化的情况下才能有效实现脱锰。提高铁水温度有利于脱锰剂的熔化。但从氧化反应来说，铁水温度越低，锰的氧化越快，终点[Mn]也就越低。有工作表明，在温度1300℃到1400℃区间，脱锰的反应平衡常数基本不受铁水温度的影响，保持恒定值。在一定吹氧量和吹氧速率条件下以及脱锰剂能够充分熔化的情况下，铁水温度在这个温度区间内越低，渣中FeO越高，脱锰速率越大，且终点[Mn」越低。

二．炉渣碱度。在一定温度条件（如T=1400℃）下，炉渣碱度对碳饱和铁水中锰的氧化有很大影响，碱度指标R=1.9时回锰非常严重，脱锰率小于18%；R=0.5时，没有回锰现象，脱锰率高达74%。一般来说，低碱度条件下，碳饱和铁水的[Si]越高，脱锰速率越快，脱锰率越高。高碱度条件下，脱锰速率很缓慢，且脱锰率很低，一般小于23%。脱锰剂中添加CaO不利于脱硅脱锰反应的进行；在渣中加入的CaF2会与SiO反应生成CaO，提高炉渣碱度，也不利于脱锰。

另外，由于SiO2氧势低于MnO，脱锰反应总伴随着脱硅反应。添加SiO2可以抑制脱硅反应、促进脱锰反应。脱锰剂中添加10%的SiO2后，可使脱硅率降低5.7%，脱锰率提高6.7%。