【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属锰锭生产，更具体地说，涉及一种利用氩气制备低氮金属锰锭的方法。
技术介绍
1、在现代工业中，低氮金属锰锭作为一种重要的基础材料，广泛应用于钢铁、有色金属合金等领域。现有的低氮金属锰锭生产多依赖于真空炉法进行制备。然而，这种传统方法存在一系列难以克服的缺陷。
2、从设备角度来看，真空炉法对熔炼型真空炉体的技术参数有着极为苛刻的要求。例如，负压参数必须精确控制在一个狭窄的范围内，以确保炉内的物理化学环境符合金属锰锭熔炼要求。真空度的稳定性同样至关重要，微小的波动可能导致熔炼过程中杂质的混入或者金属锰与氮的异常反应。而温度参数不仅需要高精度的控制，还需要在整个熔炼过程中保持高度的均匀性，这对加热系统的设计和性能提出了巨大挑战。
3、为了满足这些严格的技术参数，企业不得不配置大功率抽真空装置及炉内物料冷却装置。大功率抽真空装置一方面本身造价昂贵，增加了企业的初始设备投资成本；另一方面，其运行过程中需要消耗大量的电能，长期运行下来能源成本居高不下。炉内物料冷却装置的情况类似，复杂的冷却系统设计和高性能冷却部件的使用都使得设备成本大幅上升。
4、从工艺角度分析，即使在满足了上述设备条件的情况下，真空炉法在实际生产过程中仍然面临着严重的增氮问题。在高温熔炼状态下，金属锰具有很强的化学活性，容易与氮气发生化合反应，形成氮化金属锰，从而导致金属锰锭中的氮含量增加。而且，金属锰和氮还可能以晶间结合的方式形成固溶金属锰氮合金体，进一步恶化氮含量超标问题。这种增氮现象不仅影响了低氮金属锰锭的质量，使
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种利用氩气制备低氮金属锰锭的方法，以解决当前真空炉法生产金属锰锭的质量和生产效率较低，导致金属锰锭的生产成本高和增氮的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种利用氩气制备低氮金属锰锭的方法，包括下列步骤：
3、s1、原料准备；
4、选取特定成分的金属作为起始原料，并进行预处理，以提高原料的纯度；
5、s2、原料熔炼；
6、将预处理后的将原料加入中频炉内，选取适当的装填量，再向中频炉内充入氩气，并监测炉内氩气压力，采用自动化加热控制，启动中频炉对原料进行加热和搅拌，并实时监测其内杂质元素的混入；
7、s3、金属锰锭成型；
8、在完成对原料的熔融后，通过观察熔体的状态，决定是否出料，出料时，使熔体排入铸模内，并通入氩气，使氩气覆盖液态金属表面，并采取合适的冷却方式对铸模内的熔体进行冷却，得到低氮金属锰锭；
9、s4、金属锰锭后处理；
10、待低氮金属锰锭冷却至室温后，取出铸模中的低氮金属锰锭，进行除渣处理，完成除渣处理后，再通过破碎机对低氮金属锰锭进行破碎和筛分操作，经过多次破碎和筛分操作，最终得到符合要求的低氮金属锰锭。
11、本专利技术无需大功率抽真空装置及复杂的炉内物料冷却装置，相比传统真空炉法，大大减少了设备投资成本，由于传统真空炉法需要高精度的真空设备来维持特定的负压、真空度和温度参数，而这些设备造价高昂，而本方法通过氩气保护的方式，避免了对这种复杂且昂贵设备的依赖，且在生产过程中，由于不需要运行大功率抽真空装置，减少了大量的电能消耗，传统真空炉法中抽真空装置持续运行以维持真空环境，能耗极高，而本专利技术的氩气供应装置能耗相对较低，长期运行可显著降低能源成本。
12、优选地，所述s1原料准备还包括下列步骤：
13、s101、原料选取；
14、精心选取特定成分的金属作为起始原料，并严格把控原料供应商的质量，要求其提供具有高纯度和稳定成分的原料，其中金属锰含量为97％～98％，铁含量为2％～3％；
15、s102、原料预处理；
16、对起始原料进行筛选、清洗、干燥以及磁选，从而降低起始原料中的杂质，进而提高原料的纯度。
17、优选地，所述s102原料预处理还包括下列步骤：
18、s102a、颗粒筛选公式：设原料颗粒直径为d，筛选范围为dmin≤d≤dmax，其中，dmin＝2mm，dmax＝10mm，对采购回来的原料使用专业的筛选设备，使原料颗粒满足此范围，以确保熔炼过程中热量传递的均匀性；
19、s102b、清洗溶剂选择依据：根据原料表面杂质类型确定清洗溶剂，若杂质为油污为主，可选择有机溶剂，若存在金属氧化物等杂质，可选择弱酸性溶液，但需满足不与金属锰、铁过度反应的条件，设清洗后杂质含量为c杂质，清洗前杂质含量为c杂质0，要求清洗后c杂质≤c杂质0≤k(k为杂质去除系数，0<k<1)；
20、s102c、干燥处理温度控制公式：干燥处理可采用低温烘干，低温烘干温度t烘干需满足80℃≤t烘干≤100℃，设原料含水量为h，干燥后含水量h干，要求h干≤h×m(m为含水量降低系数，0<m<1)；
21、s102d、磁选处理原理：利用磁性杂质在磁场中受到的磁力f磁＝qm(v×b)，其中，qm为磁性杂质的磁荷，v为磁性杂质在磁场中的运动速度，b为磁场强度，通过高强度的磁性分离器去除可能混入的磁性杂质，进一步提高原料的纯度。
22、优选地，所述s2原料熔炼还包括下列步骤：
23、s201、装料：将经过预处理的原料小心地装入中频炉内，装料过程中注意避免原料的洒落和碰撞，防止原料受损或引入新的杂质，装料量m装料根据中频炉的额定容量v额定和工艺要求的装料密度ρ装料进行精确控制，满足装料额定m装料＝ρ装料×v额定×n，其中，n为装料系数，0.8≤n≤0.95，确保炉内有足够的空间用于熔炼过程中的熔体流动和气体逸出；
24、s202、氩气充入与参数设置；
25、氩气充入速度公式：开启氩气供应装置，在装料完成后，缓慢向炉内充入氩气，初始充入速度v氩气初始控制在较低水平，设为v氩气初始＝5+5×r，(r为随机调整系数，0≤r≤1)立方米/小时，以防止原料被气流吹散；
26、随着炉内氩气浓度的逐渐增加，逐步提高充入速度，直至达到稳定的氩气流量v氩气，范围，氩气流量v氩气根据中频炉的大小(以炉内体积v炉表示)和装料量m装料进行调整，一般满足且20≤v氩气≤40立方米/小时；
27、同时，监测炉内氩气压力p氩气，保持压力在略高于常压p常压的范围内，满足p氩气＝(1.01+0.09×s)p常压(s为压力调整系数，0≤s≤1)，以确保氩气能够有效阻隔空气的进入；
28、s203、加热启动与参数控制；
29、启动中频炉的加热系统，采用逐步升温的方式，对原料进行加热，在整个升温过程中，对炉内温度进行实时、多点监测，配合温度反馈控制系统，精确调整中频炉的功率输出，保证本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用氩气制备低氮金属锰锭的方法，其特征在于，包括下列步骤：
2.根据权利要求1所述的一种利用氩气制备低氮金属锰锭的方法，其特征在于，所述S1原料准备还包括下列步骤：
3.根据权利要求2所述的一种利用氩气制备低氮金属锰锭的方法，其特征在于，所述S102原料预处理还包括下列步骤：
4.根据权利要求1所述的一种利用氩气制备低氮金属锰锭的方法，其特征在于，所述S2原料熔炼还包括下列步骤：
5.根据权利要求4所述的一种利用氩气制备低氮金属锰锭的方法，其特征在于，所述S203加热启动与参数控制还包括下列步骤：
6.根据权利要求5所述的一种利用氩气制备低氮金属锰锭的方法，其特征在于，所述S204熔炼过程中的搅拌与监测还包括下列步骤：
7.根据权利要求1所述的一种利用氩气制备低氮金属锰锭的方法，其特征在于，所述S3金属锰锭成型还包括下列步骤：
8.根据权利要求7所述的一种利用氩气制备低氮金属锰锭的方法，其特征在于，所述S302出料与铸模还包括下列步骤：
9.根据权利要求8所述的一种利用氩气制备
10.根据权利要求1所述的一种利用氩气制备低氮金属锰锭的方法，其特征在于，所述S4金属锰锭后处理还包括下列步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种利用氩气制备低氮金属锰锭的方法，其特征在于，包括下列步骤：
2.根据权利要求1所述的一种利用氩气制备低氮金属锰锭的方法，其特征在于，所述s1原料准备还包括下列步骤：
3.根据权利要求2所述的一种利用氩气制备低氮金属锰锭的方法，其特征在于，所述s102原料预处理还包括下列步骤：
4.根据权利要求1所述的一种利用氩气制备低氮金属锰锭的方法，其特征在于，所述s2原料熔炼还包括下列步骤：
5.根据权利要求4所述的一种利用氩气制备低氮金属锰锭的方法，其特征在于，所述s203加热启动与参数控制还包括下列步骤：
6.根据权利要求5所述的一种利...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨家冬，王国宁，张凌通，刘汉勇，
申请(专利权)人：湘西自治州丰达合金科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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