Gebruik van ferromangaan met een hoog koolstofgehalte in de productie van staal, gieterijen en legeringen

Wat is ferromangaan met hoog koolstofgehalte?

Ferromangaan met een hoog koolstofgehalte behoort tot de ferromangaanfamilie, een groep ijzer-mangaanlegeringen waarin ijzer en mangaan de twee belangrijkste componenten zijn. Het koolstofrijke lid van die familie wordt gedefinieerd door het koolstofgehalte, dat tussen 2,0 en 8,0 procent ligt. Het mangaangehalte van de commerciële kwaliteiten is overeenkomstig hoog, doorgaans 65 tot 80 procent, en het is deze combinatie van een groot mangaanreservoir met relatief lage kosten per mangaaneenheid die ervoor zorgt dat de legering zo wijdverbreid wordt gebruikt.

Omdat het koolstofgehalte hoog is, is de legering niet bedoeld voor het uiteindelijke trimmen van een strakke koolstofspecificatie. De waarde ervan ligt ergens anders: het lost gemakkelijk op in vloeibaar staal, het reageert sterk met opgeloste zuurstof en zwavel, en dat tegen kosten die ver onder die van geraffineerde staalsoorten met een laag koolstofgehalte liggen. Deze drie eigenschappen zijn verantwoordelijk voor bijna elke toepassing die hieronder wordt beschreven.

Gebruik één: deoxidatie en ontzwaveling bij de staalproductie

De staalindustrie is de grootste verbruiker van ferromangaan met een hoog koolstofgehalte. Gesmolten staal bevat altijd opgeloste zuurstof en zwavel die vóór het gieten moeten worden verwijderd, en beide worden door dezelfde toevoeging behandeld. Mangaan heeft een sterke affiniteit voor beide elementen, dus het toevoegen van ferromangaan aan de tapstroom of de pollepel verlaagt tegelijkertijd het zuurstofniveau en vermindert het zwavelgehalte.

Deoxidatie is de stap die bepaalt hoeveel van de toevoeging van de legering daadwerkelijk in het staal achterblijft in plaats van verloren te gaan als oxide. Een goed gedeoxideerd bad geeft een hogere en meer voorspelbare terugwinning van mangaan en andere legeringselementen, en vermindert het volume aan oxide-insluitingen die anders in het gegoten product zouden worden opgesloten. Ontzwaveling is om een ​​andere reden van belang: zwavel bevordert hete kortsluiting en de vorming van langwerpige sulfide-insluitsels die de ductiliteit en de oppervlakteafwerking beschadigen, vooral bij gewalste en gesmede producten.

De kosten zijn het doorslaggevende praktische punt. Effectieve deoxidatie kan in principe worden bereikt met duurdere toevoegingen, maar ferromangaan levert zowel deoxidatie als de vereiste mangaanlegeringen in één enkel goedkoop materiaal. Dat is de reden waarom het wordt beschreven als de economische desoxidatiemiddel van de staalfabriek, en waarom het de eerste keuze blijft voor verwarming van koolstof- en gelegeerd constructiestaal.

Gebruik twee: inoculatie en nodularisatie in gietijzer

In de gieterij wordt ferromangaan gebruikt als entmiddel en bij de productie van nodulair gietijzer, waar het effect op de grafietvorming het belangrijkste voordeel is.

Onderdrukt carbidevorming:de toevoeging gaat de vorming tegen van harde, brosse carbiden die de bewerking bemoeilijken en de slagvastheid verminderen.

Bevordert grafietneerslag:door koolstof aan te moedigen om als grafiet uit de oplossing te komen, verkort de legering de tijd voor nodulariseren of sferoïden die nodig is om de doelmicrostructuur te bereiken.

Verbetert de reinheid van de smelt:het vermindert het volume en wijzigt de vorm van onzuiverheden die in het gesmolten ijzer zweven, wat de algehele kwaliteit van het gietstuk verhoogt.

Verbetert de mechanische prestaties:de combinatie van een schonere smelt en een betere grafietvorm verhoogt de sterkte en ductiliteit van het afgewerkte ijzer.

Beschermt de oven:Door de verstopping van het mondstuk van de smeltoven te verminderen, blijft het metaal vrij stromen en wordt de levensduur van de ovenbekleding en het mondstuksamenstel verlengd.

Gebruik drie: reductiemiddel voor ferrolegeringen met laag koolstofgehalte

Ferromangaan met een hoog koolstofgehalte en mangaan-rijke legeringen fungeren ook als reductiemiddelen in de ferrolegeringsindustrie zelf. Ze worden gebruikt om ferrolegeringen met een laag koolstofgehalte te produceren, waarbij de koolstof-mangaanlegering zowel de mangaaneenheden als het reducerende vermogen levert dat nodig is om de reactie aan te drijven. Dit interne gebruik verbindt de twee uiteinden van de mangaanketen: het koolstofrijke materiaal dat in de ondergedompelde boogoven wordt gemaakt, wordt de grondstof voor de verfijnde, koolstofarme producten die worden gebruikt in roestvrij staal en andere staalsoorten met een laag koolstofgehalte.

Andere industriële toepassingen

Minerale verwerking:ferromangaanpoeder dient als suspensiefase in dichte mediumscheiding, waarbij de hoge dichtheid ervan wordt gebruikt om ertsfracties te drijven en te laten zinken.

Lassen en elektrodefabricage:het poeder wordt gebruikt in formuleringen voor elektrodecoating, waar het mangaan aan het lasmetaal toevoegt en de boog helpt stabiliseren.

Elektrische industrie:mangaan dat uit de legering wordt teruggewonnen, wordt gebruikt bij de bereiding van mangaan met hoge zuiverheid voor halfgeleider- en elektronische toepassingen.

Chemische industrie:de legering is een grondstof voor de vervaardiging van op mangaan-gebaseerde chemicaliën en verbindingen.

Gieterij en ferrolegering algemeen gebruik:als mangaandrager waar een lage kosten, hoge mangaantoevoeging vereist is.

Alles bij elkaar verklaren deze toepassingen waarom de vraag naar ferromangaan met een hoog koolstofgehalte zowel de staalproductie als de gieterijactiviteit volgt: het is niet een enkele-toepassingslegering, maar de standaard toevoeging van mangaan in bulk in verschillende industrieën tegelijk.

Veelgestelde vragen

Vraag: Welk koolstofgehalte definieert ferromangaan met hoog koolstofgehalte?
Ferromangaan met een hoog koolstofgehalte wordt gedefinieerd door een koolstofgehalte tussen 2,0 procent en 8,0 procent, met mangaan als het belangrijkste legeringselement en ijzer als de balans.

Vraag: Wat zijn de belangrijkste toepassingen van ferromangaan met hoog koolstofgehalte?
De drie belangrijkste toepassingen zijn deoxidatie en ontzwaveling bij de staalproductie, enten en nodulair maken bij de productie van gietijzer, en gebruik als reductiemiddel bij de vervaardiging van ferrolegeringen met een laag koolstofgehalte.

Vraag: Waarom wordt ferromangaan gekozen in plaats van een zuiverder desoxidatiemiddel?
Omdat het zuurstof en zwavel verwijdert en tegelijkertijd het mangaan levert dat de meeste staalsoorten nodig hebben, doet één goedkope toevoeging het werk van twee. Die combinatie zorgt ervoor dat de deoxidatiekosten per ton staal laag blijven.

Vraag: Hoe helpt ferromangaan de kwaliteit van gietijzer?
Het ontmoedigt de vorming van carbide, bevordert de neerslag van grafiet, verkort de nodularisatietijd en vermindert de hoeveelheid en schadelijke vorm van onzuiverheden in het gesmolten ijzer, die allemaal het gieten verbeteren.

Vraag: Wordt ferromangaan buiten staal- en gieterijen gebruikt?
Ja. Mangaan-lagerpoeder wordt gebruikt bij het scheiden van dichte media en bij coatings voor laselektroden, en de legering is ook een grondstof voor zeer zuiver mangaan en mangaanchemicaliën.

Vraag: Kan ferromangaan met een hoog koolstofgehalte worden gebruikt voor staal met een laag koolstofgehalte?
Niet als laatste toevoeging, omdat dit het koolstofgehalte zou verhogen. Het wordt in plaats daarvan eerder in het proces gebruikt of als grondstof voor de productie van ferrolegeringen met een laag koolstofgehalte die aan het einde van de hitte worden toegevoegd.