低碳锰铁的熔炼工艺需要严格控制碳含量(通常低于0.7%),主要采用电炉或转炉冶炼。在操作过程中,需要重点关注原料配比,特别是锰矿石与还原剂的比例控制,通常选择硅锰合金或金属硅作为还原剂来替代传统焦炭,这是降低最终产品碳含量的关键。冶炼温度应保持在1420-1550℃范围,过高会导致锰元素挥发损失。
实际操作中采用两步法能更好控制碳含量,先在电弧炉中生产高碳锰铁(C>6%),再转入转炉吹氧脱碳。吹炼时需要精确控制氧气流量(标准状态下8-12m³/t),同时添加适量石灰(CaO含量≥85%)作为造渣剂。炉渣碱度(CaO/SiO₂)维持在1.2-1.5较为理想,这有助于锰的回收率保持在82%以上。
现代冶金工厂普遍采用计算机控制系统监测熔池温度(红外测温仪精度±5℃)和成分变化(在线光谱分析),可实现每2分钟取样检测一次。特别要注意的是,出铁前需将熔体静置10-15分钟使夹杂物充分上浮,锰铁合金的出炉温度控制在1380-1450℃为宜,浇铸时采用薄锭工艺(锭厚≤100mm)可加快冷却减少偏析。
环保要求严格的地区还会配置烟气净化系统(除尘效率>99.5%),处理冶炼过程中产生的锰尘(粒径0.1-10μm)。值得注意的是,使用部分预还原锰矿(金属化率40-60%)可降低电耗约15%,这对于年产能10万吨级的工厂意味着每年可节省3000万度电以上,有效降低生产成本同时符合低碳排放要求。