منگنز الکترولیتی در فولادسازی: موارد استفاده و انتخاب

فلز منگنز الکترولیتی (EMM) در فولادسازی زمانی استفاده می‌شود که منبع منگنز با خلوص بالا برای تنظیم آلیاژ و کنترل دقیق‌تر عناصر همراه مورد نیاز باشد. این راهنما توضیح می‌دهد که EMM در فولاد مذاب چه می‌کند، زمانی که ممکن است به جای فرومنگنز یا سیلیکومنگنز انتخاب شود، خلوص و ناخالصی‌ها چگونه بر انتخاب درجه تأثیر می‌گذارند، و فولادسازان قبل از تعیین منگنز الکترولیتی چه چیزی را باید بررسی کنند.

منگنز الکترولیتی عمدتاً در فولادسازی به عنوان ماده افزودنی منگنز با خلوص بالا- استفاده می‌شود.این اجازه می دهد تا منگنز با آهن، کربن، سیلیکون و سایر عناصر همراه نسبتاً کم در مقایسه با بسیاری از فروآلیاژهای منگنز معمولی معرفی شود.

این می تواند زمانی مفید باشد که شیمی فولاد نهایی نیاز به تنظیم دقیق منگنز داشته باشد یا زمانی که ورودی عنصر ناخواسته از FeMn یا SiMn نیاز به کنترل دقیق تری دارد.

EMMبه طور خودکار منبع منگنز بهتری برای هر عملیات فولادسازی نیست. انتخاب صحیح به محتوای منگنز هدف، محدودیت کربن و ناخالصی، عیار فولاد، عمل آلیاژسازی، هزینه مواد و نتایج واقعی تولید بستگی دارد.

هدف اصلی منگنز الکترولیتی در فولادسازی تامین منگنز به فولاد مذاب و در عین حال محدود کردن مقدار عناصر همراه وارد شده با افزودن آلیاژ است.

منگنز دارای چندین عملکرد متالورژیکی است، اما این عملکردها نباید همه به عنوان یک فرآیند در نظر گرفته شوند. نقش آن در تنظیم ترکیب نهایی، کنترل گوگرد و واکنش‌های مربوط به اکسیژن{1} به درجه فولاد و عمل پالایش بستگی دارد.

تنظیم آلیاژ منگنز

برای بسیاری از گریدهای فولادی، مستقیم ترین نقش EMM تنظیم محتوای منگنز فولاد است.

اضافه مورد نیاز بستگی به موارد زیر دارد:

• منگنز موجود در فولاد مذاب،
• محدوده منگنز هدف درجه نهایی،
• محتوای منگنز EMM،
• و بازیابی واقعی منگنز به دست آمده در تولید.

از آنجایی که منگنز الکترولیتی حاوی نسبت بسیار بالایی از منگنز است، می تواند زمانی مفید باشد که گیاه نیاز به افزایش منگنز بدون افزودن همزمان مقدار زیادی آهن، کربن یا سیلیکون داشته باشد.

کنترل منگنز و گوگرد

منگنز همچنین رابطه مهمی با گوگرد در فولاد دارد.

منگنز می‌تواند با گوگرد ترکیب شود و سولفید منگنز را تشکیل دهد نه اینکه اجازه دهد گوگرد به شکل‌هایی باقی بماند که ممکن است برای رفتار گرم{0}}مضر باشد.

این بدان معنا نیست که منگنز الکترولیتی را باید صرفاً به عنوان یک گوگردزدای جهانی توصیف کرد. حذف واقعی گوگرد به شدت تحت تأثیر شیمی سرباره، شرایط تصفیه و مسیر کلی فولادسازی است.

دقت بیشتری دارد که افزودن منگنز را به عنوان بخشی از کنترل گوگرد و آغشته سازی به جای جایگزینی برای فرآیند گوگرد زدایی کامل در نظر بگیریم.

کمک به تمرین اکسیداسیون

منگنز می‌تواند در واکنش‌های متالورژی مرتبط با اکسیژن شرکت کند، اما EMM نباید به عنوان اکسیدزدای اولیه در هر فرآیند فولادسازی در نظر گرفته شود.

سیستم‌های سیلیکون، آلومینیوم و ترکیبی منگنز-Si معمولاً در مواردی که اکسید زدایی قوی‌تر یا کنترل‌شده‌تری مورد نیاز است استفاده می‌شود.

بنابراین نقش منگنز الکترولیتی به اکسیدزدایی کامل و توالی آلیاژی بستگی دارد. اگر کنترل اکسیژن موضوع اصلی باشد، باید جدا از سوال گسترده تر افزودن منگنز ارزیابی شود.

کمک به خواص فولاد نهایی

منگنز یک عنصر آلیاژی مهم در بسیاری از فولادها است و بسته به درجه و عملیات حرارتی می تواند به استحکام، سختی، چقرمگی و سایر اهداف خاصی کمک کند.

با این حال، این خواص به ترکیب کامل فولاد و مسیر پردازش بستگی دارد. افزودن EMM به خودی خود افزایش خاصی در استحکام، سختی یا چقرمگی را تضمین نمی کند.

نقش عملی EMM کمک به فولادساز برای رسیدن به شیمی منگنز مورد نیاز با مشخصات ناخالصی مناسب است.

منگنز الکترولیتی و فرومنگنز هر دو می توانند منگنز تهیه کنند، اما ترکیبات شیمیایی متفاوتی را به فولاد مذاب وارد می کنند.

بنابراین انتخاب صرفاً بین یک ماده منگنز "با کیفیت-بالا و یک ماده منگنز با کیفیت-پایین نیست. هر ماده متناسب با ترکیب و الزامات هزینه متفاوت است.

چه زمانی EMM منطقی تر است؟

منگنز الکترولیتی زمانی مرتبط تر می شود که فرآیند فولادسازی به موارد زیر نیاز داشته باشد:

• منبع{0}}منگنز با خلوص بالا،
• کنترل دقیق ورودی کربن،
• آهن یا سیلیکون اضافی محدود،
• P، S یا سایر محدودیت های ناخالصی سخت تر،
• یا تصحیح دقیق شیمی منگنز.

در این شرایط، ارزش EMM از مشخصات شیمیایی کامل به جای عدد خلوص به تنهایی ناشی می شود.

چه زمانی فرومنگنز ممکن است کاربردی تر باشد؟

فرومنگنز ممکن است زمانی کاربردی‌تر باشد که فرآیند به افزودن منگنز حجیم‌تر نیاز داشته باشد و سطوح آهن، کربن و ناخالصی همراه با آن در مشخصات فولاد باقی بماند.

اگر FeMn قبلاً هم الزامات متالورژی و هم هدف هزینه را برآورده می کند، جایگزینی آن با EMM صرفاً به این دلیل که EMM دارای درصد منگنز بالاتری است ممکن است سود عملی کمی داشته باشد.

منگنز الکترولیتی را می توان در چندین دسته فولادی که ورودی منگنز و کنترل ناخالصی مهم هستند، استفاده کرد. منبع منگنز مناسب هنوز به مشخصات عیار واقعی بستگی دارد نه تنها به نام دسته فولاد.

فولاد ضد زنگ سری 200

فولادهای ضد زنگ سری 200 از منگنز به عنوان بخش مهمی از طراحی آلیاژی خود استفاده می کنند.

EMM می تواند منبع منگنز غلیظی را فراهم کند در حالی که مقدار آهن، کربن و سایر عناصر وارد شده در طول تنظیم ترکیب را محدود می کند.

برای این کاربرد، انتخاب باید بر اساس درجه فولاد ضد زنگ هدف و سطوح مجاز منگنز، C، P، S، Fe، Si و سایر عناصر کنترل شده باشد.

Mn99.7 ممکن است برای بسیاری از کاربردهای صنعتی کافی باشد، زمانی که مشخصات شیمیایی کامل آن مطابق با نیاز آسیاب باشد. درجه خلوص بالاتر نباید فقط به این دلیل انتخاب شود که عدد خلوص بزرگتر است.

فولادهای-با استحکام بالا و HSLA

منگنز در بسیاری از ترکیبات فولادی با استحکام بالا و کم

EMM ممکن است زمانی در نظر گرفته شود که منگنز نیاز به تنظیم بدون افزودن مقادیر بیش از حد سایر اجزای آلیاژی داشته باشد.

با این حال، هر فولاد HSLA به منگنز الکترولیتی نیاز ندارد. فروآلیاژهای معمولی ممکن است زمانی مناسب باقی بمانند که شرایط ترکیب و فرآیند را برآورده کنند.

فولادهای تخصصی و کنترل شده{0}شیمی

EMM همچنین می تواند مربوط به فولادهای ویژه باشد که در آن محدودیت های ناخالصی یا شیمی نهایی نیاز به ورودی منگنز تمیزتر دارد.

در این کاربردها، تصمیمات خرید باید بر اساس مشخصات شیمیایی کامل و الزامات پردازش پایین دستی باشد نه بر اساس ادعای عمومی مبنی بر اینکه منگنز با خلوص بالاتر همیشه فولاد بهتری تولید می کند.

درجه خلوص حداقل محتوای منگنز را نشان می دهد، اما درصد سرفصل منگنز کل داستان را بیان نمی کند.

دو ماده EMM با خلوص منگنز مشابه همچنان می توانند محدودیت های متفاوتی برای کربن، گوگرد، فسفر، آهن، سیلیکون، سلنیوم و سایر عناصر کمیاب داشته باشند.

Mn99.9 به طور خودکار انتخاب بهتری نیست.اگر Mn99.7 از قبل حداقل منگنز مورد نیاز و تمام محدودیت های ناخالصی کنترل شده را برآورده کند، انتقال به درجه خلوص بالاتر ممکن است هزینه مواد خام- را بدون ایجاد مزیت فرآیند معنی دار افزایش دهد.

فولادسازان به جای اینکه فقط به خلوص منگنز نگاه کنند، باید شیمی کامل EMM را مقایسه کنند.

کربن

کربن زمانی اهمیت ویژه ای پیدا می کند که درجه فولاد نهایی دارای مشخصات کربن باریک باشد.

زمانی که کارخانه می‌خواهد منگنز را بدون وارد کردن کربن مرتبط با برخی فروآلیاژهای منگنز اضافه کند، منبع منگنز با خلوص بالا-می‌تواند مفید باشد.

حداکثر حد واقعی C هنوز باید از مشخصات EMM تأیید شود نه از نام محصول.

فسفر و گوگرد

فسفر و گوگرد معمولاً عناصر کنترل شده در مواد خام فولادسازی هستند.

هنگامی که شیمی فولاد نهایی دارای محدودیت‌های P یا S دقیق باشد، سهم ناخالصی از هر آلیاژ افزوده باید در نظر گرفته شود.

این یکی از دلایلی است که مقایسه دو ماده صرفاً بر اساس درصد منگنز می تواند گمراه کننده باشد.

آهن و سیلیکون

آهن و سیلیکون عناصر اضافی هستند که ممکن است با منبع منگنز معرفی شوند.

اگر هدف از استفاده از EMM انجام اصلاح نسبتاً تمیز منگنز باشد، محدودیت‌های Fe و Si می‌توانند بخشی از تصمیم خرید باشند.

سلنیوم و سایر عناصر کمیاب

بسته به مسیر تولید و مشخصات EMM، سلنیوم و سایر عناصر کمیاب نیز ممکن است نیاز به گزارش یا کنترل داشته باشند.

اگر فرآیند پایین دستی دارای محدودیت Se خاصی باشد، مشخصات تامین کننده و تجزیه و تحلیل دسته ای باید مستقیما بررسی شود.

اگر مشخصات ناخالصی آنها متفاوت باشد، دو ماده Mn99.7 لزوماً معادل نیستند.

افزودن EMM باید از رویه آلیاژسازی و پالایش کارخانه پیروی کند. هیچ ترتیب اضافه واحدی وجود ندارد که برای هر درجه فولاد یا مسیر کوره اعمال شود.

فرآیند انتخاب و افزودن عملی را می توان در مراحل زیر در نظر گرفت.

مرحله 1: محتوای فعلی Mn را بررسی کنید

قبل از محاسبه اضافه EMM، منگنز موجود در فولاد مذاب را تعیین کنید.

این نقطه شروع برای محاسبه مقدار منگنز اضافی مورد نیاز است.

مرحله 2: سطح Mn هدف را تعریف کنید

برای تعیین محدوده نهایی منگنز مورد نیاز از درجه فولاد هدف یا مشخصات تولید استفاده کنید.

هدف باید رسیدن به ترکیب مورد نیاز به جای به حداکثر رساندن ورودی منگنز باشد.

مرحله 3: جمع نظری EMM را محاسبه کنید

یک محاسبه نظری ساده شده را می توان به صورت زیر نوشت:

افزودن EMM نظری=ورودی Mn مورد نیاز ÷ EMM Mn کسر

برای مثال، یک ماده Mn99.7 از کسر منگنز تقریباً 0.997 در یک محاسبه تئوری ساده شده استفاده می کند.

این محاسبه شامل بازیافت واقعی کارخانه، تلفات مواد، تغییرات نمونه برداری یا شرایط فرآیند نمی شود. بنابراین افزودن نهایی فروشگاه باید از رویه آلیاژسازی و داده های تولید کارخانه پیروی کند.

مرحله 4: درجه EMM را انتخاب کنید

Mn99.7، Mn99.8، Mn99.9 یا سایر مشخصات مورد نیاز را با توجه به هدف منگنز و سطوح ناخالصی مجاز انتخاب کنید.

مرحله 5: بر اساس تمرین گیاهی اضافه و مخلوط کنید

زمان افزودن، حرکت حمام و شرایط اختلاط بر نحوه توزیع منگنز در فولاد مذاب تأثیر می گذارد.

بنابراین زمان بندی صحیح باید از توالی پالایش واقعی پیروی کند نه یک قانون کلی که EMM همیشه باید در یک مرحله خاص اضافه شود.

مرحله 6: نمونه برداری و بررسی نهایی شیمی

نتیجه نهایی منگنز باید از تجزیه و تحلیل واقعی فولاد تایید شود.

اگر سطح منگنز اندازه گیری شده با نتیجه مورد انتظار متفاوت باشد، کارخانه می تواند از سوابق تولید برای اصلاح محاسبات اضافه آتی و مفروضات بازیابی استفاده کند.

فلیک یک فرم عرضه فیزیکی است، نه درجه خلوص شیمیایی.

یک ورقه ورقه Mn99.7 و یک ماده Mn99.7 در شکل فیزیکی دیگر ممکن است شیمی سرفصل مشابهی داشته باشند اما ویژگی های حمل و نقل متفاوتی داشته باشند.

برای فلیک های EMM، فولادسازان و خریداران ممکن است نیاز داشته باشند:

• ابعاد یا ضخامت پوسته در جایی که مشخص شده است،
• سهولت توزین و دسته بندی
• جابجایی در حین انتقال،
• شرایط بسته بندی،
• حفاظت از رطوبت و ذخیره سازی

شکل فیزیکی باید با روش نگهداری و تغذیه گیاه مطابقت داشته باشد. نباید فرض کرد که یک فرم به طور خودکار بازیابی منگنز بیشتری را بدون شواهد تولید فراهم می کند.

منگنز الکترولیتی، فرومنگنز و سیلیکومنگنز همگی می توانند به منگنز کمک کنند، اما ترکیبات مختلفی از عناصر را معرفی می کنند.

بهترین منبع منگنز جهانی وجود ندارد.

انتخاب صحیح به اهداف نهایی منگنز و سی، محدودیت های کربن، تحمل ناخالصی، هزینه و روش آلیاژسازی که قبلاً توسط کارخانه استفاده شده است، بستگی دارد.

مشخصات خرید باید الزامات شیمیایی و فیزیکی را تعریف کند.

اگر از قبل یک استاندارد خرید آسیاب دارید، مقایسه تامین‌کنندگان با محدودیت‌های مشابه منگنز و ناخالصی مفیدتر از درخواست تنها "99.7% EMM" است.

مرحله 1: درجه فولاد هدف را تأیید کنید

به جای شروع با درجه خلوص EMM، با ترکیب نهایی فولاد مورد نیاز شروع کنید.

مرحله 2: نیاز به منگنز را تأیید کنید

محتوای فعلی منگنز و محدوده هدف نهایی را تعیین کنید تا بفهمید چه مقدار منگنز باید اضافه شود.

مرحله 3: ورودی ناخالصی مجاز را بررسی کنید

C، P، S، Fe، Si، Se و سایر محدودیت های مرتبط را مرور کنید.

این مرحله اغلب تعیین می کند که آیا فروآلیاژ منگنز معمولی مناسب باقی می ماند یا منبع منگنز با خلوص{0} بالاتر مفید است.

مرحله 4: EMM را با FeMn یا SiMn مقایسه کنید

اگر FeMn یا SiMn قبلاً شیمی مورد نیاز و هدف هزینه را برآورده کند، EMM ممکن است ضروری نباشد.

اگر این فروآلیاژها کربن، سیلیکون، آهن یا عنصر محدود دیگری وارد کنند، EMM گزینه مناسب تری می شود.

مرحله 5: درجه EMM را انتخاب کنید

Mn99.7، Mn99.8، Mn99.9 یا سایر مشخصات مورد نیاز را با توجه به محدودیت کامل ناخالصی به جای عدد خلوص به تنهایی انتخاب کنید.

مرحله 6: فرم فیزیکی و بسته بندی را تأیید کنید

اطمینان حاصل کنید که شکل مواد، ابعاد و بسته بندی با شرایط نگهداری و نگهداری کارخانه مطابقت دارد.

مرحله 7: بررسی عملکرد در تولید

از تجزیه و تحلیل واقعی فولاد، بازیافت منگنز و سوابق دسته ای برای تأیید اینکه آیا مشخصات انتخاب شده به طور مداوم در کارخانه عمل می کند یا خیر، استفاده کنید.

داده‌های گیاهی مفیدتر از این است که فرض کنیم یک ماده با خلوص{0} بالاتر به طور خودکار نتیجه متالورژیکی بهتری ارائه می‌دهد.

• منگنز الکترولیتی عمدتاً به عنوان ماده افزودنی منگنز{0} با خلوص بالا در فولادسازی استفاده می‌شود.
• ارزش اصلی آن توانایی افزودن منگنز در حالی است که آهن، سی، سی و سایر عناصر همراه را در مقایسه با بسیاری از فروآلیاژهای منگنز معمولی محدود می کند.
• EMM به طور خودکار بهتر از فرومنگنز یا سیلیکومنگنز نیست. منبع صحیح به شیمی نهایی فولاد و اقتصاد فرآیند بستگی دارد.
• Mn99.7، Mn99.8 و Mn99.9 باید با استفاده از مشخصات کامل ناخالصی به جای عدد خلوص به تنهایی مقایسه شوند.
• فولادسازان باید هدف منگنز، محدودیت های ناخالصی، شکل فیزیکی و نتایج واقعی کارخانه را هنگام انتخاب EMM با هم ارزیابی کنند.

اگر قبلاً مشخصات خرید EMM دارید، محتوای منگنز مورد نیاز، محدودیت‌های C/P/S/Fe/Si، شکل فیزیکی و مقدار را برای مقایسه برای ما ارسال کنید.

اگر هنوز بین Mn99.7، Mn99.8 و Mn99.9 تصمیم می گیرید، درجه فولاد مورد نظر یا مشخصات آسیاب فعلی را ارائه دهید. مقایسه شیمی کامل مفیدتر از انتخاب درجه از خلوص عنوان به تنهایی است.

مشخصات EMM خود را ارسال کنید