Ce funcții are lingoul metalic de mangan în fabricarea oțelului?

Lingouri de mangansunt fabricate cu mangan de înaltă puritate-(Mn) ca componentă principală:

 Gama de compozitie: Mn Mai mare sau egal cu 95% (grad Mn95), Mn Mai mare sau egal cu 97% (grad Mn97), Mn Mai mare sau egal cu 99% (grad Mn99), impurități C Mai mic sau egal cu 0,1%, S Mai mic sau egal cu 0,05%, P Mai mic sau egal cu 0,04%, Fe Mai mic sau egal cu 2,0%;

 Proprietăți fizice:Punct de topire 1244 grade, densitate 7,43 g/cm³, bulgări gri-argintii (10-50 mm), relativ fragile la temperatura camerei, foarte activă chimic la temperaturi ridicate, cu putere de reducere a doua numai după calciu, aluminiu și siliciu;

 Avantajele principale:Efect sinergic puternic în dezoxidare și desulfurare, eficiență ridicată de aliere, cost cu 30%-40% mai mic decât aliajele de siliciu-calciu, potrivite pentru producția de oțel la scară largă.

(1) Funcția de dezoxidare: reducerea ușoară și optimizarea incluziunii

Lingourile metalice cu mangan sunt utilizate în mod obișnuit ca „dezoxidant ușor” în fabricarea oțelului, evitând dezoxidarea excesivă care ar putea provoca fierberea oțelului topit, optimizând în același timp morfologia incluziunilor:

Mecanismul de reacție a miezului:

Mn + FeO → MnO + Fe (reacție spontană în oțel topit la 1500-1600 grade ). MnO generat are o densitate mai mică decât oțelul topit și este ușor de plutit și îndepărtat cu zgura; în plus, MnO poate forma zgură compozită cu punct de topire scăzut (punct de topire 1200-1300 grade ) cu SiO₂ și Al₂O₃, îmbunătățind în continuare eficiența de îndepărtare a produselor de dezoxidare;

Efect cantitativ de dezoxidare:

Adăugarea a 0,2%-0,5% (grad Mn97) poate reduce conținutul de oxigen al oțelului topit de la 80-100 ppm la 40-60 ppm, realizând o eficiență de dezoxidare de ... 37.5%-50%;

Avantaje comparative:

Putere de reducere mai slabă decât aluminiul și siliciul, prevenind fierberea violentă a oțelului topit, crescând în același timp eficiența de dezoxidare a siliciului și aluminiului cu 10%-15%, evitând agregarea incluziunii cauzată numai de utilizarea siliciului și a aluminiului;

(2) Funcția de desulfurare: desulfurare stabilă și suprimare a fragilității la cald

Bucățile metalice de mangan reduc conținutul de sulf din oțel prin formarea de compuși stabili cu sulful, evitând defectele de fragilitate la cald:

Mecanismul de reacție a miezului:

Mn + FeS → MnS + Fe, MnS generat are un punct de topire de 1610 grade și o solubilitate de numai 0,0003% (în oțel topit), aproape insolubil în oțel topit, plutind ușor la zgură pentru îndepărtare;

Efect cantitativ de desulfurare:

Adăugarea a 0,3%-0,8% (grad Mn97) poate reduce conținutul de sulf al oțelului topit de la 0,05%-0,08% la 0,02%-0,03%, realizând o rată de desulfurare de ... 40%-75%; Valoare de bază: Suprimă în mod eficient fragilitatea la cald în oțel, reducând rata de fisurare în timpul lucrului la cald (laminare, forjare) de la 1,2% la 0,3% și îmbunătățind plasticitatea procesării;

Avantaje sinergice:

Când este utilizat împreună cualiaje de calciu siliciu, rata de desulfurare poate fi crescută la peste 80%, îndeplinind cerințele de producție de oțel-cu conținut scăzut de sulf (S mai mic sau egal cu 0,01%).

(3) Funcția de aliere: îmbunătățirea performanței și optimizarea microstructurii

Mandac este unul dintre cele mai importante elemente de aliere în fabricarea oțelului. Prin consolidarea soluției solide și rafinarea microstructurii, îmbunătățește complet proprietățile mecanice ale oțelului:

 Mecanismul de consolidare a nucleului:

Consolidarea soluției solide:Atomii de mangan se integrează în rețelele de ferită și perlită, provocând deformarea rețelei, împiedicând mișcarea de dislocare și îmbunătățind rezistența și duritatea oțelului;

Rafinarea microstructurii:Manganul scade temperatura de transformare de fază a oțelului, rafinează boabele de perlită și îmbunătățește duritatea și rezistența la uzură a oțelului;

 Îmbunătățirea cantitativă a performanței:

Oțel structural slab aliat (Q355):Adăugarea de lingouri de mangan de calitate Mn97 de 0,8%-1,7% crește rezistența la tracțiune de la 345MPa la 410-450MPa, rezistența la curgere crește cu 20%-30% și rezistența la impact (-20 grade) mai mare sau egală cu 60J/cm²;

Oțel-rezistent la uzură (NM450):Adăugarea de 1,5%-2,0% lingouri de mangan, combinate cu elemente de carbon pentru a forma Mn₃C Faza dură crește duritatea oțelului (HRC) de la 25 la 45-50 și îmbunătățește rezistența la uzură cu 40%-60%.

Oțel pentru arc (60Si2Mn):Adăugarea de lingouri de mangan 0,7%-1,0% îmbunătățește călibilitatea și limita elastică a oțelului, crescând durata de viață la oboseală cu 30%-50%.

 Producția de oțel-aliat de înaltă-rezistență

Clase de oțel adecvate:Q355, Q420, Q690 etc., reprezentând mai mult de 40% din aplicarea totală a lingourilor de mangan;

Compatibilitate proces:Adăugat în etapa ulterioară a transformării/cuptoarelor electrice de fabricare a oțelului (forma bloc de 10-50 mm), cantitate suplimentară 0,5%-1,7%, rata de recuperare a manganului 90%-95%;

 Producția de oțel-rezistent la uzură și oțel pentru mașini de inginerie

Clase de oțel adecvate:NM360, NM450, 15MnVN, etc.;
Parametri cantitativi:Adăugați 1,0%-2,0% lingouri de mangan de calitate Mn97, rezistența la tracțiune a oțelului este mai mare sau egală cu 1000MPa, iar rezistența la uzură îndeplinește cerințele mașinilor de inginerie (dinții cupei de excavator, căptușeli de concasor);

 Producția de oțel pentru arc și oțel pentru rulmenți

Clase de oțel adecvate:60Si2Mn, 50CrVA, GCr15 =etc;

Cerințe de bază:Lingourile metalice de mangan de înaltă puritate-grad Mn99 (impurități C mai mici sau egale cu 0,05%, P mai mici sau egale cu 0,03%) trebuie selectate pentru a evita impuritățile care afectează elasticitatea și durata de viață a oțelului;

Efect cantitativ:Adăugând 0,7%-1,2% produse de calitate Mn99, limita elastică a oțelului pentru arc Mai mare sau egală cu 1200MPa și durata de viață la oboseală de contact a oțelului pentru rulmenți Mai mare sau egală cu 10⁷ ori;

 Îmbunătățirea producției de oțel carbon obișnuit

Clase de oțel adecvate:Q235, Q255 etc.;

Valoarea aplicației:Adăugarea de lingouri metalice de mangan de 0,2%-0,5% Mn95 poate crește rezistența la tracțiune a oțelului carbon obișnuit de la 235MPa la 270-290MPa, îndeplinind cerințele de rezistență ale componentelor structurale mecanice și ale clădirii;

(1) Clasa de bază și tabel de adaptare a aplicației

(2) Principiul de selecție de bază

Prioritate de performanță: oțel-de calitate superioară (oțel pentru arcuri, oțel pentru rulmenți) clasa Mn99 asigură puritate ridicată și impurități reduse;
Echilibrul costurilor: clasa Mn97 este selectată pentru oțel obișnuit și oțel slab aliat pentru a echilibra performanța și costul;
Prioritate de cost: calitatea Mn95 este selectată pentru oțel carbon cu cerințe reduse-pentru a controla costurile materiilor prime;