[发明专利]一种中频炉复合炉衬熔炼金属锰合金的生产工艺

说明书

本发明公开了一种中频炉复合炉衬熔炼金属锰合金的生产工艺，在中频炉熔炼金属锰合金前，先熔炼5‑10炉的铝铁合金，让中频炉内壁生成10‑20mm厚度的Al₂O₃致密附着物壳体，然后再熔炼金属锰合金。熔炼时间由原来的5天延长至18天，减少新修炉衬频率，提高了中频炉生产效率。中频炉炉龄由100炉左右提升至350炉以上，提高250%以上。金属锰耐材成本降至25.7元/吨，降幅达71.4%。

技术领域

本发明涉及一种中频炉复合炉衬熔炼金属锰合金的生产工艺。

背景技术

金属锰合金因其脱氧效果好，也是钢化学成分中常规五大元素之一，在炼钢生产得到广泛应用，其主要作用就是脱氧、脱硫、作为合金元素。

（1）脱氧剂：炼钢过程中，钢液中氧含量的增高会对钢的力学性能产生不良影响，所以对含氧量有严格的要求，一般不准超过0.02%，甚至更严，因此，炼钢过程必须脱去超标的氧。

锰是活性好的元素，其化学性能比铁活泼，将金属锰加入钢液中时，可以与氧化亚铁反应形成不溶于钢水中的氧化物渣，飘浮于钢水液面，使钢中含氧量降低。虽然锰在钢水中的脱氧能力比其他一些元素(如钙、铝、硅)低，但因其易于生产且价格比较低，应用广泛。同时锰的存在还可以使硅和铝的脱氧能力增强，因为脱氧产物与其它氧化物(如Si02)可以形成低熔点化合物而有利于从钢液中排除。

（2）用作脱硫剂：硫在钢液中以硫化铁形式存在，钢中含硫高容易产生热脆，降低钢的压延加工性能，因此，炼钢过程必须控制硫的含量。锰与硫的结合力大于铁与硫的结合力，当加入锰合金之后，钢水中的硫很易与锰生成熔点高的硫化锰而转入炉渣中，从而降低了钢中的硫含量，提高钢的压延加工。

（3）用作合金元素：锰之所以能成为各种钢的重要合金元素，是因为它可以强化铁素体和细化珠光体，提高钢的强度、淬透性、硬度和耐磨性。例如，在低合金钢中加入0.8%～1.7%Mn，钢的强度就能比普通碳钢提高20%～30%。

目前，金属锰合金的主要生产工艺有电解重熔法和电硅热法，本厂根据现有生产装备条件，利用中频炉进行熔炼生产，使用电解重熔法生产物电解锰片为主要原材料。

中频炉熔炼生产工艺的优点：（1）效率高：中频电炉送电即可开始加热升温，升温速度可达30℃/min，以3t中频炉为例，平均每炉熔炼时间约为45min。（2）成分稳定：用中频炉生产金属锰，金属炉料配比确定后，产品成分易于控制，成分稳定。（3）由于中频炉具有电磁搅拌功能，采用中频炉生产的金属锰产品成分均匀。

中频炉是一种将工频50Hz交流电转变为中频（300Hz以上至1000Hz）的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流，利用电磁感应原理加热金属，使金属熔化成高温液体。中频炉内金属材料熔化成液体后温度一般为1400℃-1600℃，因此在高温液体与感应线圈之间会有一层炉衬材料，而且在感应线圈里面会通循环水进行降温，循环水压力为0.2MPa-0.25MPa。

金属锰合金在现场实际生产中存在以下问题：

1、中频炉生产效率低，由于金属锰合金熔炼出炉温度在1500℃以上，高温液体会对炉衬材料造成侵蚀，使炉衬材料逐渐变薄，当炉衬材料薄至一定程度后，就必须停炉重新修筑新炉衬，以3.0t中频炉熔炼金属锰为例：每熔炼5天就必须停炉修筑新炉衬，每次修筑新炉衬时间为24h，严重影响生产效率。

2、中频炉熔炼炉龄寿命较低，平均只有100炉左右。

3、耐材成本较高，以3.0t中频炉为例：每次修筑新炉衬需要耐材1.8吨左右，金属锰合金仅耐材成本约90元/吨。