高碳锰铁应增加碳,同时增加锰。因此,添加碳锰铁时,注意不要让碳排出网格。然而,当钢水需要补充锰并需要补充碳时,高碳锰铁是良好选择。根据实际情况,高碳锰铁+中碳锰铁或高碳锰铁+碳丝(或碳颗粒)
中碳锰铁含有少量碳,因此除碳控制极低的钢外,基本上不考虑碳的增加。
在一些特殊钢中,碳需求极低的钢,如一些硅钢(低碳控制)、超低碳钢,必须考虑所有碳上升因素,然后使用低碳甚至微碳锰铁。钢水尽可能不会上升碳。
无熔剂法。但MnO只能在高温下通过碳直接还原成金属,所以冶炼锰铁需要较高的炉缸温度,为此炼锰铁的高炉采用较高的焦比(1600公斤/吨左右)和风温(1000℃以上)。对于含氧化锰较高的富锰矿,可以用无熔剂法冶炼锰铁、冶炼时炉料中不配加石灰,设备和操作类似硅铁,并且是在还原剂不足的条件下采用酸性渣操作,炉膛温度比熔剂法低约1320~1400 ℃,用这种方法生产既要获得合格的高碳锰铁,又要得到含锰大于35%、供冶炼锰合金用的低磷、低铁富锰渣。
此时锰的分配如下:入合金率为58%~60%,入渣率为30%~32%,挥发10%。锰铁优化合金,改善钢的内在质量,降低炼钢合金成本,具有明显的经济效益。显然,用无熔剂法冶炼高碳锰铁必须使用含锰高的富锰矿,并且要求矿中有颇低的磷含量。该法虽然锰的回收率低,但用富锰渣冶炼锰合金时还可以回收绝大部分的锰,其锰的总回收率比熔剂发高。
无溶剂法冶炼高碳锰铁的过程是连续的,炉料随着熔化过程不断加入炉中,料批可由300kg锰矿、60~70kg焦炭、15~20kg钢屑组成。无溶剂冶炼时,产品单位电耗很低,并且容易生产出低硅的高碳锰铁,这是因为大部分硅富集到渣中。
少溶剂法。硅锰合金生产正常炉况的标志是工作电流稳定,能满负荷操作,电极下插平衡且较深,电极消耗速度均匀,下放正常,每小时内下放长度在200mm左右,炉眼好开、好堵,出铁、出渣顺畅,温度高,渣铁易分离。这种方法是采用介于溶剂法和无溶剂法之间的所谓“弱酸性渣法”进行操作。该法是往炉料中配加适量的石灰或石灰石,把炉渣碱度m(CaO)/m(SiO2)或m(CaO+MgO)/m(SiO20)的比值控制在0.6~0.8之间,借以既能提高锰的回收率,又能获得含锰25%~30%和适量含CaO的炉渣,把该渣配入冶炼硅锰合金的炉料中,即可节约石灰,又能减少因石灰潮解而增加的炉料粉尘量,从而改善炉料的透气性。
国外电炉冶炼高碳锰铁多采用无溶剂法和少熔剂法的酸性法。但在当前技术条件下,具有工业利用价值的主要是磁铁矿、赤铁矿、磁赤铁矿、钛铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。我国20世纪50年代也曾采用过无熔剂法冶炼,用含锰46%~47%的富锰矿生产出含锰76%80%碳锰铁,并同时获得含锰35%~40%富锰渣。但因我国贫锰矿较多,所以目前多采用溶剂法或少量溶剂法。