Quines funcions té el lingot metàl·lic de manganès en la fabricació d'acer?

Lingots de manganèsestan fets amb manganès (Mn) d'alta -puresa com a component bàsic:

 Interval de composició: Mn Superior o igual al 95% (grau Mn95), Mn Superior o igual al 97% (grau Mn97), Mn Major o igual al 99% (grau Mn99), impureses C Inferior o igual a 0,1%, S Inferior o igual a 0,05%, P Inferior o igual a 0,04%, Fe Inferior o igual a 2,0%;

 Propietats físiques:Punt de fusió 1244 graus, densitat 7,43 g/cm³, grumolls gris-platejats (10-50 mm), relativament fràgils a temperatura ambient, altament actius químicament a altes temperatures, amb un poder reductor només després del calci, l'alumini i el silici;

 Avantatges bàsics:Efecte sinèrgic fort en la desoxidació i desulfuració, alta eficiència d'aliatge, cost un 30%-40% més baix que els aliatges de silici-calci, adequats per a la producció d'acer a gran escala.

(1) Funció de desoxidació: reducció lleu i optimització de la inclusió

Els lingots de metall de manganès s'utilitzen habitualment com a "desoxidant suau" en la fabricació d'acer, evitant una desoxidació excessiva que podria provocar l'ebullició de l'acer fos, alhora que optimitza la morfologia de les inclusions:

Mecanisme de reacció del nucli:

Mn + FeO → MnO + Fe (reacció espontània en acer fos a 1500-1600 graus). El MnO generat té una densitat més baixa que l'acer fos i es flota fàcilment i s'elimina amb l'escòria; a més, el MnO pot formar escòria composta de baix -punt de fusió (punt de fusió 1200-1300 graus) amb SiO₂ i Al₂O₃, millorant encara més l'eficiència d'eliminació dels productes de desoxidació;

Efecte quantitatiu de desoxidació:

L'addició d'un 0,2%-0,5% (grau Mn97) pot reduir el contingut d'oxigen de l'acer fos de 80-100 ppm a 40-60 ppm, aconseguint una eficiència de desoxidació del ... 37.5%-50%;

Avantatges comparatius:

Poder reductor més feble que l'alumini i el silici, evitant l'ebullició violenta de l'acer fos, alhora que augmenta l'eficiència de desoxidació del silici i l'alumini en un 10%-15%, evitant l'agregació d'inclusió causada per l'ús de silici i alumini sols;

(2) Funció de desulfuració: desulfuració estable i supressió de fragilitat en calent

Els grumolls de metall de manganès redueixen el contingut de sofre a l'acer formant compostos estables amb sofre, evitant defectes de fragilitat en calent:

Mecanisme de reacció del nucli:

Mn + FeS → MnS + Fe, el MnS generat té un punt de fusió de 1610 graus i una solubilitat de només 0,0003% (en acer fos), gairebé insoluble en acer fos, flotant fàcilment a l'escòria per a la seva eliminació;

Efecte quantitatiu de desulfuració:

L'addició d'un 0,3%-0,8% (grau Mn97) pot reduir el contingut de sofre de l'acer fos del 0,05%-0,08% al 0,02%-0,03%, aconseguint una taxa de desulfuració del ... 40%-75%; Valor bàsic: suprimeix eficaçment la fragilitat en calent de l'acer, reduint la taxa de trencament durant el treball en calent (laminació, forja) de l'1,2% al 0,3% i millorant la plasticitat del processament;

Avantatges sinèrgics:

Quan s'utilitza conjuntament ambaliatges calci silici, la taxa de desulfuració es pot augmentar fins a més del 80%, complint els requisits de producció d'acers de baix-sofre (S inferior o igual al 0,01%).

(3) Funció d'aliatge: millora del rendiment i optimització de la microestructura

Mandac és un dels elements d'aliatge més importants en la fabricació d'acer. Mitjançant l'enfortiment de la solució sòlida i el refinament de la microestructura, millora àmpliament les propietats mecàniques de l'acer:

 Mecanisme de reforç bàsic:

Enfortiment de la solució sòlida:Els àtoms de manganès s'integren a les xarxes de ferrita i perlita, provocant una distorsió de la gelosia, dificultant el moviment de dislocació i millorant la resistència i la duresa de l'acer;

Refinament de la microestructura:El manganès redueix la temperatura de transformació de fase de l'acer, refina els grans de perlita i millora la duresa i la resistència al desgast de l'acer;

 Millora quantitativa del rendiment:

Acer estructural de baix aliatge (Q355):L'addició de lingots de manganès de grau Mn97 del 0,8%-1,7% augmenta la resistència a la tracció de 345MPa a 410-450MPa, la resistència a la fluència augmenta un 20%-30% i la tenacitat a l'impacte (-20 graus) superior o igual a 60J/cm²;

Acer -resistent al desgast (NM450):Afegint 1,5%-2,0% de lingots de manganès, combinats amb elements de carboni per formar Mn₃C La fase dura augmenta la duresa de l'acer (HRC) de 25 a 45-50, i millora la resistència al desgast en un 40%-60%.

Acer de molla (60Si2Mn):L'addició de lingots de manganès del 0,7%-1,0% millora la tempabilitat i el límit elàstic de l'acer, augmentant la vida a la fatiga en un 30%-50%.

 Producció d'acer de baixa-aliatge-alta resistència

Qualitats d'acer adequades:Q355, Q420, Q690, etc., que representen més del 40% de l'aplicació total de lingots de manganès;

Compatibilitat de processos:Afegit en la fase posterior de la fabricació d'acer del forn elèctric/convertidor (forma de bloc de 10-50 mm), quantitat d'addició 0,5% -1,7%, taxa de recuperació de manganès 90% -95%;

 Producció d'acer i acer resistents al desgast-per a maquinària d'enginyeria

Qualitats d'acer adequades:NM360, NM450, 15MnVN, etc.;
Paràmetres quantitatius:Afegiu 1,0% -2,0% de lingots de manganès de grau Mn97, la resistència a la tracció de l'acer és superior o igual a 1000 MPa i la resistència al desgast compleix els requisits de la maquinària d'enginyeria (dents de galleda d'excavadora, revestiments de trituradora);

 Producció d'acer de molla i acer de coixinets

Qualitats d'acer adequades:60Si2Mn, 50CrVA, GCr15 =etc.;

Requisits bàsics:S'han de seleccionar lingots de manganès metàl·lics d'alta puresa de grau-Mn99 (impureses C inferiors o iguals al 0,05%, P inferiors o iguals al 0,03%) per evitar que les impureses afectin l'elasticitat i la vida a fatiga de l'acer;

Efecte quantitatiu:Afegiu productes de grau Mn99 del 0,7%-1,2%, el límit elàstic de l'acer de molla superior o igual a 1200MPa i la vida útil de contacte de l'acer del coixinet superior o igual a 10⁷ vegades;

 Millora de la producció d'acer al carboni normal

Qualitats d'acer adequades:Q235, Q255, etc.;

Valor de l'aplicació:L'addició de lingots de manganès metàl·lic de grau Mn95 del 0,2% al 0,5% pot augmentar la resistència a la tracció de l'acer al carboni ordinari de 235MPa a 270-290MPa, complint els requisits de resistència dels components estructurals i mecànics de la construcció;

(1) Grau bàsic i taula d'adaptació de l'aplicació

(2) Principi de selecció bàsica

Prioritat de rendiment: acer de gamma alta-(acer de molla, acer de coixinets) el grau Mn99 garanteix una puresa elevada i baixes impureses;
Balanç de costos: el grau Mn97 es selecciona per a acer normal i acer de baix aliatge per equilibrar el rendiment i el cost;
Prioritat de costos: el grau Mn95 es selecciona per a l'acer al carboni de baix-exigència per controlar els costos de la matèria primera;