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硅錳合金中的硅和錳是碳鋼中所用的主要合金元素。錳是煉鋼過程中主要的脫氧劑之一,幾乎所有的鋼種都需要用錳來脫氧。因為用錳來脫氧時所生成的氧產(chǎn)物熔點較低,易于上??;錳還能增大硅和鋁等強脫氧劑的脫氧效果。我國的工業(yè)鋼都需加入少量的錳作為脫硫劑,使鋼能進行熱軋、鍛造及其它工藝而不致斷裂。
硅錳合金材料是煉鋼產(chǎn)業(yè)中的重要的添加劑,其中它所含的錳元素是各鋼種中重要的合金元素,在合金鋼中也會添加15%以上的錳以增加鋼的結(jié)構(gòu)強度。且硅是生鐵和碳鋼中次于錳的重要的合金元素。在鋼生產(chǎn)中,硅主要用作熔融金屬的脫氧劑,或作為合金添加劑使鋼增加強度和改善其性能。
錳鐵一般是由錳、鐵組成的合金煉制而成,其中碳的含量一般在2.0%至8.0%左右。電爐錳鐵主要用于煉鋼作脫氧劑、脫硫劑及合金添加劑,錳鐵主要有兩種煉制方法,分別是高爐法和電爐法。由于高爐與電爐冶煉錳鐵的區(qū)別是熱源不同,所以兩者的爐體結(jié)構(gòu)、幾何形狀及操作方法不一樣,但兩爐子冶煉錳鐵的原理是相同的。
高爐法生產(chǎn)錳鐵始于1875年,至今已有百年多的歷史。我國用高爐生產(chǎn)錳鐵是在1949年。高爐法生產(chǎn)錳鐵,由于焦炭使用量較大,帶入產(chǎn)品中的雜質(zhì)較多,特別是有害元素雜質(zhì)磷的含量遠大于電爐錳鐵。盡管高爐生產(chǎn)具有生產(chǎn)成本較低等優(yōu)點,但由于鋼鐵工業(yè)對鐵合金的品質(zhì)要求日益提高,在爐外脫磷技術逐步成熟到投入工業(yè)化生產(chǎn)以前,其應用范圍受到一定限制。
電爐法生產(chǎn)錳鐵是以電能為熱源,焦炭為還原劑,在爐身較矮的還原電爐中生產(chǎn)的一種方法。電爐錳鐵硅、磷、硫雜質(zhì)含量少;由于電爐法需要的焦炭量大大少于高爐法對焦炭的需要量,冶煉一噸錳鐵需要的爐料量也少一些,相應地帶入產(chǎn)品中的磷含量較低,容易獲得低磷產(chǎn)品。
錳鐵按含碳量不同分為高碳、中碳和低碳三類。常見的高碳錳鐵呈深灰色,帶有藍黃閃光色彩,含碳量為6%~7%,具有針狀結(jié)晶和氣泡孔洞斷面組織,性質(zhì)硬脆。錳鐵主要用作煉鋼時的脫氧劑和除硫劑,也是冶煉含錳鋼的合金元素加入劑。含有10%~25%錳的錳鐵斷面結(jié)晶發(fā)光似鏡,稱為鏡鐵,但由于雜質(zhì)含量較多,用途不大。