低气体含量金属锰锭及其制备方法.pdf

本发明提供一种低气体含量金属锰锭及其制备方法。金属锰锭采用电解锰或金属锰粉为原料，在电炉熔炼过程采用萤石和石灰组成的保护渣进行覆盖，使用纯镁粉进行脱氧，同时利用保护渣中的钙脱硫，其保护渣组成(wt％)为萤石20～60％，石灰40～80％。用此法制备的金属锰锭氮、氢、氧气体总含量小于800ppm，低于电解法生产的金属锰片、锻轧法生产的金属锰球团和现有熔炼法生产的金属块。可广泛用于生产特殊冶金产品。

权利要求书
1.  一种低气体含量金属锰锭，其特征在于：金属锰锭氮、氢、氧气体总含量≤800ppm。

2.  根据权利1所述的低气体含量金属锰锭，其特征在于：金属锰锭的氧含量≯400ppm，氮含量≯400ppm，氢含量≯10ppm。

3.  一种制备权利1、2所述的低气体含量金属锰锭的制备方法，其特征在于：金属锰锭采用电解锰或金属锰粉为原料，在电炉熔炼过程采用萤石和石灰组成的保护渣进行覆盖，使用纯镁粉进行脱氧，熔液浇铸过程使用下出口中间包浇铸，锭模采用水冷。

4.  根据权利3所述的低气体含量金属锰锭的制备方法，其特征在于：熔炼过程覆盖的保护渣的其保护渣组成(wt％)为萤石20～60％，石灰40～80％。

5.  根据权利3所述的低气体含量金属锰锭的制备方法，其特征在于：熔炼过程进行脱氧操作使用的脱氧剂为200～300目纯镁粉。

6.  根据权利3、4、5所述的低气体含量金属锰锭的制备方法，其特征在于：浇铸过程采用的水冷模为铜质。

说明书低气体含量金属锰锭及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低气体含量金属锰锭及其制备方法。
技术背景
金属锰在冶金行业中通常是作为合金化的添加剂使用，在常规钢铁产品中，由于其加入量有限，所以其含气量多少对合金质量没有明显的影响。随着科学技术发展，利用锰的特殊物理、化学性能制作以锰为基体的合金材料大量出现，例如，锰基减振材料、锰铜精密电阻合金和锰基高热膨胀合金。这些合金中锰含量很高，有的含量高达80％，对于锰基合金其气体含量必须降到很低水平，否则难以冶炼和加工。经测定，电解法生产的金属锰片和锻轧法生产的金属锰球团的气体总含量为1600～2500ppm，熔炼法生产的金属锰块的气体总含量为1100～1800ppm。使用上述金属锰生产锰基合金时，时常出现钢锭冒涨、缩孔超深以及非金属夹杂过多，产品成材率极低的现象，同时直接影响到合金产品的最终性能。
发明内容
本发明的目的在于，通过提出一种可工业化应用的低气体含量金属锰锭及其制备方法，克服现有电解法生产的金属锰片、锻轧法生产的金属锰球团和现有熔炼法生产的金属块等金属锰产品气体含量高的不足，降低金属锰锭中的气体含量，改善作为冶炼锰基合金用原材料的金属锰其质量，满足特种锰基合金使用要求。
为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：以电解锰片或金属锰粉为原料，采用电炉熔炼，保护渣的加入根据原料状态不同可与原料锰(片状)同时装炉或当原料锰(粉状)熔融出现熔池后加入，保护渣装入量为总装炉量的10～15％。保护渣组成(wt％)为萤石20～60％和石灰40～80％。装炉完毕开始送电升温直至全部熔化，当炉料全部熔化后，渣料上浮至熔液表层，调温至1400～1550℃，开始进行脱氧操作，脱氧剂采用200-300目纯镁粉，分批撒入熔液，脱氧剂撒入后保持4-10分钟，搅拌均匀出钢。出钢时熔液和保护渣混出，倒入具有下出口的中间包，待保护渣上浮，再由中间包浇入水冷铜锭模，使得熔液和保护渣分离，由于熔液温度较高，为保护浇铸锭模采用水冷锭模，冷却水压力为1～5Kg，待锰液完全凝固后从锭模中倒出。
本发明的贡献在于：在上述的技术方案中，锰金属在电炉冶炼熔化、浇注成型过程中采用保护熔渣覆盖，使锰原料在整个熔炼过程隔绝与大气接触，避免了在高温熔融状态的金属锰液吸附气体；采用纯镁粉作脱氧剂有效地去除原料锰原料中固有的含氧量。当采用电解锰作原材料时，电解锰含硫量较高，采用高温精炼，促进了电解锰中的硫化物分解，分解后的S与渣料中的Ca形成CaS脱出，减少了硫化物非金属夹杂。在浇铸过程采用下出口中间包过渡浇铸锰锭分离锰液和保护渣，保证锰液纯净。
采用本发明技术方案后，制备的金属锰锭气体总含量≤800ppm，其中氧含量≯400ppm，氮含量≯400ppm，氢含量≯10ppm；金属锰锭硫含量低于250ppm，优于现行行业标准含锰99.9％的电解锰中S含量允许达到400ppm的规定；同时高温熔炼后采用水冷模浇铸，大大减少了锭模损耗；采用低气体含量金属锰锭制作锰基合金成品率大幅提高，加工性能良好。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1：
以电解锰片为原料，采用电炉熔炼，电解锰片炉料和保护渣料同时装炉，保护渣装入量为总装炉量的11％，保护渣组成为萤石24％和石灰76％。装炉完毕开始送电升温直至全部熔化，当炉料全部熔化后，渣料上浮至熔液表层，调温至1420±10℃，开始进行脱氧操作，脱氧剂采用200目纯镁粉，分批撒入熔液，脱氧剂撒入后保持5分钟，搅拌均匀出钢。出钢时熔液和保护渣混出，倒入具有下出口的中间包。待保护渣上浮，再由中间包浇入水冷铁锭模，使得熔液和保护渣分离，冷却水压力为4.5Kg，待锰液完全凝固后从锭模中倒出。Mn 99.3％、S 0.021％、[H]9ppm、[N]370ppm、[O]280ppm。
实施例2：以金属锰粉为原料，采用电炉熔炼，金属锰粉炉料装炉后，开始送电升温熔化，炉料熔化过程，看到坩埚下部熔池出现，加入保护渣料，保护渣装入量为总装炉量的20％，保护渣料组成为萤石30％和石灰70％。当炉料全部熔化后，渣料上浮至熔液表层，调温至1530±10℃℃，开始进行脱氧操作，脱氧剂采用200目纯镁粉，分批撒入熔液，脱氧剂撒入后保持8分钟，搅拌均匀出钢。出钢时熔液和保护渣混出，倒入具有下出口的中间包，待保护渣上浮，再由中间包浇入水冷铜锭模，使得熔液和保护渣分离，冷却水压力为3.5Kg，待锰液完全凝固后从锭模中倒出。金属锰锭的化学成分为：Mn 98.0％；S 0.017％；[H]9ppm；[N]200ppm；[O]375ppm。