Koje funkcije metalni ingot mangana ima u proizvodnji čelika?

Ingoti manganaizrađeni su s manganom visoke-čistoće (Mn) kao osnovnom komponentom:

 Raspon sastava: Mn Veći ili jednak 95% (klasa Mn95), Mn Veći ili jednak 97% (klasa Mn97), Mn Veći ili jednak 99% (klasa Mn99), nečistoće C Manji ili jednak 0,1%, S Manji ili jednak 0,05%, P Manji ili jednak 0,04%, Fe Manji ili jednak 2,0%;

 Fizička svojstva:Talište 1244 stupnja, gustoća 7,43 g/cm³, srebrnaste-sive grudice (10-50 mm), relativno krhke na sobnoj temperaturi, vrlo kemijski aktivne na visokim temperaturama, s redukcijskom snagom odmah iza kalcija, aluminija i silicija;

 Osnovne prednosti:Snažan sinergistički učinak u deoksidaciji i odsumporavanju, visoka učinkovitost legiranja, cijena 30%-40% niža od silicij-kalcijevih legura, pogodna za proizvodnju čelika u velikim razmjerima.

(1) Funkcija deoksidacije: blaga redukcija i optimizacija uključivanja

Metalni ingoti mangana obično se koriste kao "blagi deoksidans" u proizvodnji čelika, izbjegavajući pretjeranu deoksidaciju koja bi mogla uzrokovati ključanje rastaljenog čelika, dok istovremeno optimizira morfologiju inkluzija:

Glavni mehanizam reakcije:

Mn + FeO → MnO + Fe (spontana reakcija u rastaljenom čeliku na 1500-1600 stupnjeva). Stvoreni MnO ima nižu gustoću od rastaljenog čelika i lako se pluta i uklanja s troskom; nadalje, MnO može sa SiO₂ i Al₂O₃ formirati kompozitnu trosku niskog{5}}tališta (talište 1200-1300 stupnjeva), čime se dodatno poboljšava učinkovitost uklanjanja proizvoda dezoksidacije;

Kvantitativni učinak deoksidacije:

Dodavanje 0,2%-0,5% (klasa Mn97) može smanjiti sadržaj kisika u rastaljenom čeliku s 80-100 ppm na 40-60 ppm, postižući učinkovitost deoksidacije od... 37.5%-50%;

Komparativne prednosti:

Slabija redukcijska moć od aluminija i silicija, sprječava nasilno ključanje rastaljenog čelika, dok povećava učinkovitost deoksidacije silicija i aluminija za 10%-15%, izbjegavajući agregaciju inkluzija uzrokovanu korištenjem samih silicija i aluminija;

(2) Funkcija desulfurizacije: Stabilna desumporizacija i suzbijanje vruće lomljivosti

Metalne grudice mangana smanjuju sadržaj sumpora u čeliku stvaranjem stabilnih spojeva sa sumporom, izbjegavajući nedostatke vruće lomljivosti:

Glavni mehanizam reakcije:

Mn + FeS → MnS + Fe, generirani MnS ima talište od 1610 stupnjeva i topljivost od samo 0,0003% (u rastaljenom čeliku), gotovo netopljiv u rastaljenom čeliku, lako pluta u trosku za uklanjanje;

Kvantitativni učinak odsumporavanja:

Dodavanje 0,3%-0,8% (klasa Mn97) može smanjiti sadržaj sumpora u rastaljenom čeliku s 0,05%-0,08% na 0,02%-0,03%, postižući stopu odsumporavanja od... 40%-75%; Temeljna vrijednost: Učinkovito suzbija vruću krtost čelika, smanjujući stopu pucanja tijekom vruće obrade (valjanje, kovanje) s 1,2% na 0,3% i poboljšavajući plastičnost obrade;

Sinergijske prednosti:

Kada se koristi zajedno slegure kalcija i silicija, stopa odsumporavanja može se povećati na više od 80%, ispunjavajući proizvodne zahtjeve čelika s niskim-sumporom (S Manje od ili jednako 0,01%).

(3) Funkcija legiranja: poboljšanje performansi i optimizacija mikrostrukture

Mandac je jedan od najvažnijih legirajućih elemenata u proizvodnji čelika. Kroz jačanje čvrste otopine i usavršavanje mikrostrukture, sveobuhvatno poboljšava mehanička svojstva čelika:

 Mehanizam za jačanje jezgre:

Ojačanje čvrstom otopinom:Atomi mangana integriraju se u rešetke ferita i perlita, uzrokujući iskrivljenje rešetke, ometajući kretanje dislokacija i poboljšavajući čvrstoću i tvrdoću čelika;

Pročišćavanje mikrostrukture:Mangan snižava temperaturu fazne transformacije čelika, pročišćava zrna perlita i poboljšava žilavost i otpornost na trošenje čelika;

 Kvantitativno poboljšanje izvedbe:

Niskolegirani konstrukcijski čelik (Q355):Dodavanje ingota mangana od 0,8%-1,7% kvalitete Mn97 povećava vlačnu čvrstoću s 345MPa na 410-450MPa, čvrstoću rastezanja za 20%-30%, a udarnu žilavost (-20 stupnjeva) Veću ili jednaku 60J/cm²;

Čelik-otporan na habanje (NM450):Dodavanje 1,5%-2,0% ingota mangana, u kombinaciji s elementima ugljika da se dobije Mn3C. Tvrda faza povećava tvrdoću čelika (HRC) s 25 na 45-50 i poboljšava otpornost na trošenje za 40%-60%.

Opružni čelik (60Si2Mn):Dodavanje 0,7%-1,0% manganskih ingota poboljšava prokaljivost čelika i granicu elastičnosti, povećavajući vijek trajanja za 30%-50%.

 Proizvodnja nisko-legiranog-čelika visoke čvrstoće

Odgovarajuće vrste čelika:Q355, Q420, Q690 itd., što čini više od 40% ukupne primjene ingota mangana;

Kompatibilnost procesa:Dodano u kasnijoj fazi proizvodnje čelika u konverteru/električnoj peći (oblik bloka 10-50 mm), količina dodatka 0,5%-1,7%, stopa iskorištenja mangana 90%-95%;

 Proizvodnja-čelika otpornog na habanje i čelika za inženjerske strojeve

Odgovarajuće vrste čelika:NM360, NM450, 15MnVN, itd.;
Kvantitativni parametri:Dodajte 1,0%-2,0% ingote mangana kvalitete Mn97, vlačna čvrstoća čelika je veća ili jednaka 1000MPa, a otpornost na habanje zadovoljava zahtjeve inženjerskih strojeva (zubi žlice bagera, obloge drobilice);

 Proizvodnja čelika za opruge i čelika za ležajeve

Odgovarajuće vrste čelika:60Si2Mn, 50CrVA, GCr15 =itd;

Osnovni zahtjevi:Ingoti metalnog mangana visoke čistoće stupnja Mn99- (nečistoće C manje ili jednako 0,05%, P manje ili jednako 0,03%) moraju se odabrati kako bi se izbjegle nečistoće koje utječu na elastičnost i vijek trajanja čelika;

Kvantitativni učinak:Dodavanje 0,7%-1,2% proizvoda kvalitete Mn99, granica elastičnosti opružnog čelika veća ili jednaka 1200MPa, a vijek trajanja kontaktnog zamora ležajnog čelika veći ili jednak 10⁷ puta;

 Poboljšanje proizvodnje običnog ugljičnog čelika

Odgovarajuće vrste čelika:Q235, Q255, itd.;

Vrijednost aplikacije:Dodavanje ingota metalnog mangana od 0,2%-0,5% kvalitete Mn95 može povećati vlačnu čvrstoću običnog ugljičnog čelika s 235MPa na 270-290MPa, ispunjavajući zahtjeve čvrstoće građevinskih i mehaničkih strukturnih komponenti;

(1) Tablica prilagodbe osnovne razine i primjene

(2) Načelo odabira jezgre

Prioritet izvedbe: vrhunski čelik (čelik za opruge, čelik za ležajeve) kvaliteta Mn99 osigurava visoku čistoću i niske nečistoće;
Ravnoteža troškova: kvaliteta Mn97 odabrana je za obični čelik i niskolegirani čelik kako bi se uravnotežila učinkovitost i cijena;
Troškovni prioritet: kvaliteta Mn95 odabrana je za ugljični čelik s niskim-zahtjevima za kontrolu troškova sirovina;