锰铁(ferromanganese)

锰铁是炼钢生产中用得最多的一种脱氧剂和合金化材料。它是以锰矿石为原料，在高炉和电炉里熔炼制成的，锰的密度7.43g/cm3，熔点1245℃，沸点2150℃。锰和氧有很大的亲和力。能与氧生成稳定的氧化锰。此外，锰铁作为合金元素添加剂，能增强钢的硬度、延展性、韧性和抗磨能力。它广泛应用于结构钢、工具钢、不锈耐热钢、耐磨钢等合金钢中。锰还有脱硫和减少硫的有害影响作用。

我国锰铁的技术条件。国家标准（GB/T3795-96）作了规定。

本标准适用于炼钢、铸造作脱氧剂、脱硫剂和合金元素加入剂由电炉、高炉生产的锰铁。

锰铁根据其含碳量的不同，分为3类：

低碳类：碳不大于0.7%；

中碳类：碳大于0.7～2.0%；

高碳类：碳大于2.0～8.0%锰铁的技术条件，国际标准ISO5446-80规定如下：

1．化学成分

锰铁化学成分见表1、表2。

表 1高碳锰铁化学成分

表 2中碳锰铁化学成分

表 3低碳锰铁化学成分

表 4含氮锰铁化学成分

2．粒度

锰铁的颗粒粒度见表5。

表5 锰铁颗粒粒度

以铁和锰为主要成分的铁合金。钢铁工业用作脱氧剂、脱硫剂与合金剂。它的成分除锰和铁外，还有硅、碳、硫、磷及锰矿带来的杂质。根据含碳量不同分为高碳锰铁（Mn65%～85%，C≤7.5%～2.0%）、中碳锰铁（Mn75%～85%，C≤2.0%～0.5%）和低碳锰铁（Mn80%～90%，C≤0.5%）。还有含氮锰铁（Mn≥70%，N₂1.5～8.0%）。

简史

锰是炼钢工业使用最早、用量最多和使用最广的元素，可以说无锰不成钢。最初是用锰的氧化物或烧结的碳化物加入坩埚炉炼钢。马希特(D．Mushet)父子是最早使用高炉生产的镜铁（5%～20%Mn，3.5%～5.5%C)于贝氏炉炼钢的。1868年法国的普尔塞尔(A．Pourcel)用高炉炼出60%～80%Mn的锰铁。1890年西蒙（A．Simon）用电弧炉冶炼出含Mn84%、Fe8%、C7.1%和Si0.2%的高碳锰铁。以后电炉容量不断扩大，并开发了炉料预热、预还原等工艺。1970年日本中央电工公司投产一座回转窑40000kVA封闭电炉生产高碳锰铁的生产线，取得节电的效果。

1908年法国新冶金研究所在电弧炉内用氧化锰炉渣氧化精炼高碳锰铁，得到含C1%～2%的锰铁。根据库塔涅(A．Coutagne)的报道。法国冶金工作者奠定了电硅热法生产中、低碳锰铁的基础。于20世纪初出现了许多专利和改进后的工艺，如波伦法（热兑法）等。1978年日本水岛铁合金厂建成不用精炼电炉的摇包法(水岛法)生产中碳锰铁。

20世纪中开始研究氧精炼法生产中碳锰铁。美国联合碳化物公司金属部研究成功了MOR(manganesoxygenrefining的缩写)法，并于1976年建成月产中碳锰铁6000t的生产厂。1987年墨西哥铁合金公司建成12t底吹转炉生产中碳锰铁。在此期间出现法国的cLU法(底吹氧、水蒸气法)，联邦德国电冶金公司的G．f．E法(底吹氧法)，日本重化工公司的顶吹氧、底吹复合气体法和日本水岛铁合金公司的摇包顶吹氧及复合气体法等氧精炼生产中碳锰铁的方法。

20世纪初，中国曾在汉阳铁厂的100t高炉冶炼镜铁。40年代用电炉生产锰铁。50年代以后逐步建成锰铁生产厂。1975年钢铁研究总院与遵义铁合金厂开始研究顶吹氧转炉生产中碳锰铁工艺，于1978年完成半工业试验。1982年在新余钢铁公司试验255m³高炉-6t顶吹氧转炉联合生产中碳锰铁，并取得成功。1976年上海铁合金厂完成电炉-摇包法生产中碳锰铁的工业试验，并投入使用。

性质与用途

锰与铁在液态是完全互溶的。图1为锰铁二元系相图。高碳锰铁是由锰、铁、碳组成，Fe—Mn—C系液相线投影图见图2。从图可以估计高碳锰铁的熔化温度及相组成。

工业锰铁的物理性能如下：

锰是钢的基础元素，钢和铸铁几乎都含有锰。锰与氧和硫的亲和力均较大，故用作炼钢的脱氧剂和脱硫剂，可以改善钢的热加工性。锰可以改善许多钢种的抗拉强度、可加工性、韧性、硬度和耐磨性，故锰又作合金元素使用。含锰高强度低合金钢已成主要钢种之一。耐磨高锰钢(Mn12～14%)广泛用于制造挖土机、破碎碾磨设备。还用于易切屑钢、合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、工具钢、无磁钢、不锈钢及耐热钢等。耐磨铸铁和硬质铸铁含有较高的锰。电焊条的焊剂中需配加中碳锰铁粉。

锰资源

锰在地壳中的丰度为9×10^-2%。有工业使用价值的锰矿物有褐锰矿、黑锰矿、软锰矿、水锰矿、硬锰矿和菱锰矿。大西洋和太平洋海底的锰结核是潜在的锰资源。世界上锰矿产地主要分布在乌克兰、格鲁吉亚、俄罗斯、南非、加蓬、澳大利亚、巴西等国家。中国已探明的锰矿主要分布于广西、湖南、贵州、云南等地。中国的锰资源以碳酸锰矿为主，难选矿多，一般含锰仅30%左右，铁、磷、二氧化硅等的含量较高。用选择还原法在高炉（或电炉）中处理贫锰矿（主要是铁锰矿）生产富锰渣。锰矿石的90%用于炼钢，是钢铁工业的重要原材料。锰矿的块矿和富矿日益减少，粉矿和精矿增加，所以要经过烧结、球团、压块等方法制造人造块矿供铁合金厂使用。

电碳热法生产高碳锰铁

冶炼过程   工业用锰矿石有两类：一为氧化锰矿，主要氧化物有MnO₂、Mn₂O₃、Mn₃O₄和MnO；另一类为碳酸锰矿（MnCO₃）。它们在高温下都生成MnO。用碳还原锰氧化物的Mn-O-C系见图3。C与MnO在低于1267℃(图中a点)不反应，在此温度以上则生成Mn₇C₃。在1607℃(图中b点)Mn₇C₃与MnO反应生成Mn(L)。埋弧还原电炉冶炼高碳锰铁的反应过程可参考75MVA电炉炉体解剖图(见图4)。炉子是出完炉渣与合金后停炉、冷却、取样并测绘。由于冷却时间长，炉内熔体与焦炭层在冶炼中的位置与图中所示有差别。炉料沿电极周围下降，在电极下及其附近形成焦炭层(4)，焦炭多的炉渣层(5)，MnO熔体层(6)和合金层(7)。碳还原主要发生在电极端附近区域。中心区及远离电极区为半反应区(2，3)。炉底的碳砖(10)被合金溶解很少。锰矿中的氧化物首先被炉气还原成MnO。MnO先溶解在炉渣内，然后在炉渣与焦炭的界面上发生还原反应。

氧化锰矿由于成矿条件不同而含有不同量的结晶水。被加热在400℃时已去掉结晶水。再提高温度则产生热分解现象。

预热至500℃电耗的降低是由于炉料潜热增加的结果。预热至850℃由于MnO₂的热分解而生成部分MnO。如在500℃时Mn⁺⁴状态占34.9%，而在900℃占6.2%。在炉内由于MnO₂量减少而失去它被CO还原放出的热量(148．1kJ/mol)，因而电耗下降幅度减少。预热至950℃以上，增加了炉料的潜热，而且石灰石已分解了约72%，使电耗下降幅度提高。锰矿预热可以去除矿石中的水分(包括结晶水在内)，使冶炼时炉内不产生“喷爆”，工作稳定，操作正常。锰矿预热至950℃热装入炉，可以使冶炼电压提高10%（也与还原剂有关），电耗降低约20%。预热锰矿高温采用回转窑，低温使用竖炉。燃料可以使用封闭炉回收的炉气，也可以用其他燃料，还可以使用铁合金炉口燃烧后的废气。

生产工艺   高碳锰铁生产工艺的选择，主要取决于能够获得的锰矿石的质量，即锰、铁、磷的含量与脉石成分；其次是工厂产品结构和最大的经济效益，以及尽可能高的锰资源利用率；此外，能源供应也是考虑因素之一。第1种生产方法的前提是得到高碳锰铁和不能利用的低锰炉渣，锰利用率约80%；由于需要添加足够的熔剂造渣，通称熔剂法，也称废渣法。第2种方法则是在得到高碳锰铁的前提下，还得到含锰较高的富锰渣，用来生产锰硅合金及中、低碳锰铁；锰的利用率高，通称富锰渣法。采用富锰渣法的先决条件是锰矿石含锰高、铁低、磷低。为了调节冶炼过程中锰在合金与炉渣间的分配比例，和改善炉渣性能(如黏度），根据锰矿的脉石组分，决定添加少量熔剂或不加熔剂。所以又分为少熔剂法与无熔剂法。富锰渣法锰的总回收率约85%（包括高碳锰铁和富锰渣），锰的挥发损失小。高碳锰铁可以用高炉（见高炉冶炼锰铁）也可用埋弧还原电炉生产。冶炼高碳锰铁的电炉的最大变压器容量为81000kVA；大部分为封闭炉，可以回收炉气作燃料。为了降低电能消耗，部分电炉增加了锰矿石预热(竖炉)或预还原（回转窑）设备。

熔剂法(废渣法)   锰矿(Mn>35%，Mn/Fe>5，P/Mn<0.005)、焦炭（固定碳>84%，灰分<14%，P<0.04%，水分<6%），石灰（CaO>85%）等按配料计算称量、混匀后加入炉内。定时从炉内排放锰铁与炉渣。熔剂法生产高碳锰铁的炉渣不能再利用，所以要求渣中(MnO)尽可能的低。炉渣碱度（见图5）、渣中(MgO)含量、炉温高低、合金含硅量(见图6)、还原剂用量等都影响渣中(MnO)的含量。将炉渣碱度(CaO+MgO/SiO₂)控制在1.5～1.8。MgO8%～10%时，对降低渣中(MnO)很有效。合金含硅量增加，使渣中(MnO)含量降低，但硅应控制在规定范围。合金含硅量与炉料的配碳最有关系。增加配碳量，被还原的硅增多．但锰的挥发损失增大，电耗增加。稳定的加热制度，对降低渣中(MnO)也是十分重要的。正常炉况的特征是：电极周围形成高约300mm的锥体，气体沿整个炉口均匀排出，电极深插炉料中，电流稳定，炉料下沉时不塌料，出铁出渣顺利，铁水和炉渣成分符合要求。合金与炉渣定时从出铁口排入铁水包。合金浇铸成锭。炉渣经水淬后用作建筑材料的原料。当要求锰铁含硅极低时，可以吹氧或添加固态氧化剂精炼脱硅。生产lt高碳锰铁(65%．Mn)消耗锰矿石(34%Mn)1.8～1.9t，富锰渣(40%Mn)0.58～0.60t，石灰0.7～0.72t，焦炭0.30～0.37t，电能2800～3000kW•h。锰回收率约75%。冶炼过程锰的分配比为：进入合金约78%，进入炉渣约10%，挥发约12%。炉渣成分为CaO30%～43%、SiO₂25%～30%，Al₂O₃7%～8%，MgO4%～6%，Mn<7%。

少熔剂法(富锰渣法)   日本中央电工公司的鹿岛厂用预热锰矿和少熔剂法生产高碳锰铁的工艺流程见图7。所用锰矿成分（%）如下：

锰矿、焦、熔剂等的混合料加入回转窑(40t/h)，用电炉产生的炉气作燃料，常用的预热温度为700℃，(最高温度900℃)。回转窑外径3.5m，长75m，窑衬为厚20cm的耐火砖。窑的倾斜度为3.5/100，转速为0.75r/min，炉料在窑内停留时间为150min。炉料预热后失重约23%(由于水分、氧、烧损失重和固定碳氧化)。锰矿表面为MnO，内部为Mn2O3。白云石与石灰石的焙烧度约75%。生产1t锰铁，回转窑内消耗100kg固定碳。回转窑的寿命为3年。预热料热装入电炉，入炉温度为700℃。炉内无悬料，“喷爆”等现象。电炉冶炼参数为：变压器容量40000kVA，实际负荷25000kW，二次电压204V，二次电流100000A；合金成分为Mn74.5%，Si0.06%，C6.82%和P0.18%；炉渣成分为MnO40.0%，SiO219.6%，CaO13.6%，MgO3.9%和Al2O315.7%。生产lt锰铁的原料消耗：锰矿1660kg、铁锰矿586kg，白云石160kg、石灰石87kg，焦400kg，煤95kg以及电极糊3kg；电耗1960kw•h。锰回收率为：进合金73.0%，进炉渣23.5%。渣铁比为0.765。电炉每小时产生煤气6000m3，净化后4500～5000m3，用作回转窑燃料。其余燃烧后放空排放。净化炉气成分为CO64.6%，CO27.6%，O20.15%，H21.1%，H2O23.9%。

无熔剂法锰矿(48%Mn)与焦炭、钢屑(由锰矿的Mn/Fe决定)混合均匀加入埋弧还原电炉内。冶炼得到高碳锰铁的大致成分为：Mn80.5%，Si0.32%，C6.52%，P0.36%，S0.01%。典型的炉渣成分为：MnO40.3%，SiO229.0%，CaO6.0%，Al2O38.0%，MgO1.5%，FeO0.8%，C0.32%，P0.01%。炉渣作生产锰硅合金的原料。生产lt高碳锰铁(76%Mn)消耗锰矿(48%Mn)2.55t，钢屑0.115t。焦炭0.465t。电能3090kw•h。锰矿中的锰约62%进入合金，约28%进入炉渣，约10%挥发损失。

电硅热法生产中、低碳锰铁

冶炼过程   硅还原锰矿是生产中、低碳锰铁的最早方法。后来用锰硅合金代替硅或硅铁。硅还原氧化锰的过程可以理解为锰矿申的氧对锰硅合金的精炼脱硅过程，所以中、低碳锰铁又称精炼锰铁。硅还原氧化锰反虚产生的热量，不能使反应自动进行，需要输入电能补充热量。锰的氧化物MnO₂、Mn₂O₃受热分解为Mn₃O₄。但Mn₃O₄分解为MnO则需要更高的温度，所以硅还原反应首先为2Mn₃O₄+Si---->6MnO+SiO₂。第2步为2MnO+Si---->2Mn+SiO₂。添加CaO与SiO₂生成硅酸钙，提高了MnO的活度，使反应向生成Mn的方向进行。来自炉衬耐火材料中的MgO也能起到与CaO相同的作用。

科尔(J．W．Kor)研究了在1400～1500℃下，液态锰硅合金与MnO-SiO₂-CaO-MgO炉渣间的平衡反应，结果见图8。

平衡常数K与碱度B的关系式，对不含铁的Mn-Si合金为

锰硅合金含Fe至20%时，合金中[Si]的活度降低。锰硅合金含1%～2%C时，对平衡关系影响不大。MnO-SiO₂-CaO渣系的相图见图9。CaO与MnO组成的熔体熔点很高，但随着硅还原反应的进行产生SiO₂和MnO浓度降低，则生成熔点较低的渣系。

硅还原法生产中、低碳锰铁的碳与磷的含量，取决于锰硅合金的碳和磷含量，冶炼过程中碳、磷都略有增加(取决于生产工艺)。

锰矿的质量对锰的回收率与冶炼电耗影响极大。锰矿含锰高，则带入的脉石少，渣量也少，使炉渣中MnO浓度提高，有利于硅还原反应。锰矿加入量少，单位炉料硅热反应产生的热量增高，使冶炼耗电低。

提高硅的利用率是电硅热法的重要目标。主要方法是将锰矿加热，使锰的氧化物转化为Mn₃O₄和去除矿石中水分(化合水与附着水)；将锰矿与石灰熔融成MnO-CaO熔体；使用液态锰硅合金可以减少锰硅合金的烧损。降低冶炼电耗的捷径是利用液态锰硅合金的显热和预热锰矿。

生产工艺   电硅热法最早是用冷的锰硅合金、锰矿和石灰在电炉内冶炼，通称冷装法。经过不断改进又出现热装(锰硅合金液)法、波伦法(热兑法)、电炉-摇包法和摇包法等。

冷装法炉料经破碎、配料冷装入电炉。冶炼用电弧炉，二次电压较高。炉型分固定敞口式，炉缸水平旋转敞口式和带盖倾动式3种。带盖倾动式电炉热损失少，但要使用石墨电极，炉衬寿命较短。敞口式电炉热损失较大，可以使用自焙电极，炉衬寿命长，但不能冶炼低碳锰铁。锰矿要求含Mn>40%，Mn/Fe>9，P<0.01%，SiO2<15%。锰硅合金需根据生产不同牌号的中、低碳锰铁，而使用不同牌号的锰硅合金。例如冶炼中碳锰铁(C<1.5%)要求锰硅合金Mn>65%，Si>17.0%，C<1.30%，P<0.16%。冶炼低碳锰铁(C<0.5%)要求Mn>65%，Si>23.0%，C<0.50%，P<0.14%。石灰要求CaO≥90%，粒度10～15mm。冶炼料批组成为：锰矿(Mn约40%)100kg，锰硅合金(Si17.5%)90～100kg，石灰45～55kg。上一炉出炉后，用镁砂补炉。先把总量三分之一的石灰加在炉墙侵蚀严重处。然后引弧并装入其余混合料。随着炉料的熔化，将炉子四周的料推至电极附近。熔化炉料初期电流较低，随着熔池的形成，逐步加大电流直至额定值。全部熔化后，适当降低电流，用铁耙或压缩空气搅拌熔池，以加快反应。冶炼终点是从炉内取出的试样，凭经验判断硅是否合格。当Si<2%时，试样冷凝快，表皮起皱纹，断面发暗，细粒结晶。当Si>2%时，试样流动性好，冷凝慢，表面无皱纹，断面呈玻璃状。若含硅较高，再加石灰和锰矿继续精炼，并加强搅拌。合金放出在镁砖衬铁水包里，炉渣溢流入渣包，然后把合金浇注在锭模内。生产1t中、低碳锰铁的消耗指标如下：

热装法此法是将锰硅合金以液态装入精炼电炉，是对冷装法的改进。操作步骤是在精炼电炉补炉、引弧送电后，加入锰矿和石灰的混合料。然后将已扒净炉渣并称重的锰硅合金液装入精炼电炉。其他操作与冷装法相同。与冷装法相比，因利用锰硅合金的显热，其冶炼电耗降低约350kW•h/t。电炉的生产率提高约25%。

波伦法(热兑法)在电炉内熔化锰矿-石灰熔体，与热锰硅合金液在反应桶中混合完成反应。具体操作是：锰矿-石灰熔体出炉后装入包A内，然后把锰硅合金液Ⅱ(约10%Si)从包B兑入包A进行反应。反复倒包数次，即可得到合格的中、低碳锰铁和含MnO30%左右的炉渣；将此渣倒入包B并兑入刚出炉的锰硅合金I(约20%Si)，反复倒包数次，结果得到锰硅合金液Ⅱ(约10%si)和废弃炉渣(约15%MnO)。热兑法的优点是锰硅合金消耗较低，基本不增碳，特别适合生产低碳锰铁；缺点是电耗较高，终渣含MnO约15%。生产1t中、低碳锰铁的消耗为锰矿(49%Mn)约1.2t，锰硅合金(Si17.5%，Mn70%)约0.7t，石灰约0.3t。冶炼总电耗约为5000kw•h(其中生产锰硅合金约为3000kw•h，化渣约为2000kw•h)；锰回收率约78%。

电炉-摇包法此工艺是中国上海铁合金广研究开发成功的。与波伦法的区别有2：(1，用摇包代替钢包，不用倒包，搅拌条件较好，可加快反应速度，使反应时间缩短，终渣中的MnO较低；(2)在摇包中反应生成的低硅锰硅合金，再装入精炼电炉与锰矿和石灰继续冶炼，可利用硅还原产生的热量，电耗较低。具体操作(见图10)是：

两台电炉同时出炉，(1)精炼电炉内的中碳锰铁炉渣全部倒入摇包；(2)锰硅合金在炉渣扒净后，根据配比称重后兑入摇包，然后以60r/min的转速摇动10～20min，当渣样薄片出现淡茶色玻璃体或灰白色时，表明MnO已降至约6%，停止摇动，将贫渣倒入渣罐送去水淬；(3)摇包处理后的低硅锰硅合金经流槽装入精炼电炉，装入前精炼电炉，先引弧送电，并加入1/2的锰矿和石灰，装完低硅锰硅合金后，加入剩下的锰矿和石灰，以后操作与冷装法相同；(4)中碳锰铁出炉。摇包处理前后的化学成分变化如下：

生产一吨中碳锰铁(Mn75%)消耗锰矿(Mn37.06%)0.850t，锰硅合金(Mn65%)0.892t，石灰0.716t，电能1024kw•h；锰回收率83.82%。

摇包法(水岛法)工艺流程见图11。主要工序分两步：第1步锰矿在热风循环式竖炉(二台，能力2t)内预热以去除锰矿的水分和提高锰矿的显热；第2步是硅热反应在有效容积为13.02m。的摇包内进行。每次装入金属和熔渣共25.5t。先将预热好的锰矿和石灰加入摇包，再装入液态锰硅合金，然后启动摇包。例如锰硅合金总量的75%以液态装入，25%以冷态装入。每炉摇动时间为17min。产出中碳锰铁13.5t(Mn76.9%，C1.80%，Si1.42%，P0.097%，S0.002%)和炉渣12.1t(MnO25.5%，SiO235.0%，CaO33.7%，MgO2.3%，Al2O31.7%)。锰的回收率79.8%。此工艺特点为不用精炼电炉。

氧精炼脱碳法生产中碳锰铁

脱碳过程   根据热力学数据计算，锰与碳的氧化转化温度为1431℃。将熔池温度尽快提高到1423℃以上，是减少锰氧化的首要措施。纯氧转炉升温快，可满足这一要求。锰的蒸气压高，如果吹炼温度过高，会增加锰的挥发损失，除适当控制炉温外，还要加强烟气、炉尘的回收利用。氧气脱碳过程，实际也存在锰铁的碳和渣中(MnO)的平衡问题。根据德内斯特尔(W．Drester)的实验，得到锰铁含锰量和温度对合金含碳量与(MnO)饱和炉渣间平衡条件的影响。(图12)其中温度的影响最明显。合金含锰量愈高，在相同温度下相平衡的含碳量亦高。含(MnO)高的炉渣的熔点高(见图9)，黏度大。加锰硅合金还原渣中MnO既可提高锰的回收率，增加合金产量，又因还原产生SiO₂而降低炉渣的熔点与黏度，使炉渣与合金容易分离。此法的特点是能与电炉或高炉联合生产中碳锰铁。设备投资少，灵活性大。

生产工艺   有顶吹氧法、MOR法和底吹氧法3种。

顶吹氧法   遵义铁合金厂在0.8t顶吹氧转炉，试验顶吹氧法冶炼中碳锰铁的工艺布置见图13。

转炉装入量为0.8t高碳锰铁。炉衬用镁砖干砌。用瓶氧作氧气来源。氧枪为单孔双喇叭形喷头(图14)。

供氧压力最高8kg/cm2。炉气净化采用平旋器一文氏管，半干半湿式除尘方法。高碳锰铁(Mn≥63%，P≤0.25%)由电炉生产。出炉、扒渣后经称重装入转炉。装入量在前期为0.8～1.0t，中期为1.1～1.3t，后期为1.4～1.5t(均包括冷却用高碳锰铁块)。铁水温度>1250℃。下降氧枪当枪头距铁水面300～400mm时，开始供氧。供氧压力开始为3kg/cm2，中期7～8kg/cm2，提枪时为3kg/cm2。最大供氧量为5m3/min。当熔池温度上升至1750℃左右时，逐步加入石灰(CaO>87%，0～50mm)和高碳锰铁块降温，以控制炉温。石灰加入量按CaO/SiO2=1.2计算。冷却用高碳锰铁为装入铁水重的15～20%。接近吹炼终点加入萤石10～15kg。根据供氧量、炉口火焰颜色判定吹炼终点。停吹后加入锰硅合金(Mn+Si82%，P≤0.25，%，粒度0～20mm)，加入量为铁水的21%～22%。加锰硅合金(预热至400～600℃)时不断摇动炉体，以提高还原效果。反应结束，稍停降温后出炉。试验结果得出吹炼终点温度与产品含碳量的关系如下：

锰回收率与合金含碳量密切相关。图15表示合金含碳量在吹炼终止时和添加锰硅合金还原后的锰回收率的关系。合金中的锰含量比入炉高碳锰铁的锰含量提高约2%，磷稍有增加。平旋器-文氏管半干半湿除尘系统的除尘效果好，吹炼期排出炉气的中黄烟很少。以此法每生产lt中碳锰铁消耗高碳锰铁1255～1289kg，锰硅合金216～220kg，石灰154～161kg，萤石19～25kg；氧气122～136m3。锰回收率79.5%～81.4%；平均炉龄为76炉。

在以上试验基础上，新余钢铁厂用255m3高炉生产的锰铁，在6t氧气顶吹转炉内进行生产中碳锰铁的扩大试验。加入高炉锰铁(77%～81%Mn，C6.6%～6.8%，P0.27%～0.31%，Si0.88%～2.03%，温度>1300℃)液6.5～7.5t，下氧枪降至距金属面0.8～0.9m处开始吹氧，氧压8～9kg/cm2，供氧强度3～4m3/t•min。加石灰(CaO>91%)造渣。按炉渣碱度CaO/SiO2≥1.2的计算，先加1/3，其余在吹炼终点前2～4min加入，使炉渣碱度达到3.5～4。根据用氧量与炉口火焰判断终点。吹氧结束后加锰硅合金(Mn66.5%，Si19.07%，P0.128%)并摇动炉体。然后出炉、浇铸。平均炉产量7.2t。每炉吹氧27min。得到的中碳锰铁平均成分为Mn82.31%，C1.76%，Si0.58%，P0.30%；炉渣平均成分为：MnO30.731%，SiO224.09%，CaO37.17%，MgO3.93%；生产1t中碳锰铁消耗高锰锰铁1282kg，锰硅合金150kg，石灰105kg；氧83m3；锰回收率83.97%；渣铁比0.26。

MOR法美国联合碳化物公司金属部月产中碳锰铁5000t的工厂采用的方法，其生产原理和工艺与碱性顶吹氧炼钢相似。将高碳锰铁液装入转炉，吹氧使熔池温度从1300℃提高到1750℃。从1300℃升温至1550℃为锰氧化；1550℃升温至1650℃为碳氧化为主；温度高于1650℃后则脱碳速度变小，而锰氧化增多，在1750℃时熔池中合金含C<1.3%。生产1t中碳锰铁(Mn80%～85%，C1.0%～1.5%，Si<1.5%)消耗高碳锰铁(80%Mn)1.3t，氧90m3。炉渣含MnO65%，熔点高较难除去。吹炼产生的烟尘含Mn3O490%，FeO4%，经造球后可返回电炉做炉料。MOR法锰的分配比例约为80%进入合金，约13%进入烟尘，约5%进入炉渣，其他损失约2%。

 

底吹氧法墨西哥铁合金公司用底吹氧转炉生产中碳锰铁的工艺流程见图16；转炉3个风口的布置和耐火炉衬见图17和图18。15MVA埋弧还原电炉冶炼的高碳锰铁液，从炉内放入铁水包，纷重后装入12t容量的底吹转炉。测温后加入石灰和根据上炉铁水成分加入锰硅合金回炉品。先吹入空气以防风口堵塞。倒炉后以7.5m3/min的供氧强度吹入氧气。约15min炉温上升至1530℃，此时碳开始氧化。经过75min后炉温上升为1680℃，改吹氧：氮=1：1的混合气。流速仍为7.5m3/min。保持温度低于1730℃，继续吹炼45min。将炉倾斜，取样分析碳。停止吹混合气。如C>1.3%则继续用混合气体吹炼至C<1.3%。当分析结果熔池含C<1.3%时，加入规定数量的锰硅合金碎粒，再吹入氮气搅拌，以降低炉渣中的锰和黏度。然后倾斜转炉倒出合金与炉渣并进行浇铸。每炉平均装入高碳锰铁(Mn78.3%)12050kg，锰硅合金1021kg，返回品950kg，石灰654kg。产出中碳锰铁(Mn80.7%)12409kg，炉渣(Mn27.1%)1868kg，烟尘(Mn60.2%)573kg，其他(Mn59.6%)50kg。转炉炉气经除尘器净化排放。回收的烟尘制球后返回电炉。生产1t中碳锰铁消耗高碳锰铁1129kg，锰硅合金89kg，石灰57kg，氧74m3，氮18m3，天然煤气31L(用以加热铁水包)。锰回收率91.3%。炉衬寿命为196炉。每炉熔炼时间2h25min。