تکه های منگنز الکترولیتی برای اکسیداسیون فولادسازی: راهنمای عملی برای مذاب فروشی ها

پاسخ مستقیم: تکه های منگنز الکترولیتیمی تواند در اکسید زدایی فولاد شرکت کند و در عین حال محتوای منگنز فولاد مذاب را افزایش دهد. با این حال، آنها به طور معمول به عنوان تنها اکسید کننده عمیق استفاده نمی شوند. در اکثر کارخانه های ذوب، آنها همراه با سیلیکون، آلومینیوم یا سایر عناصر اکسید زدا استفاده می شوند. ارزش اصلی آنها در تنظیم دقیق منگنز با محدود کربن، سیلیکون، فسفر، گوگرد و سایر مواد افزودنی ناخواسته نهفته است.

تکه های منگنز الکترولیتی چه نقشی در اکسید زدایی فولاد دارند؟

ورقه های منگنز الکترولیتی پس از اضافه شدن به فولاد مذاب معمولاً سه عملکرد را انجام می دهند:

1. مشارکت در اکسید زدایی فولاد مذاب

2. تنظیم محتوای نهایی منگنز

3. تغییر شکلی که گوگرد در فولاد وجود دارد

چگونه منگنز الکترولیتی در اکسید زدایی فولاد مذاب شرکت می کند؟

پس از ورود منگنز به فولاد مذاب، می تواند با اکسیژن محلول واکنش نشان دهد:

MnO تولید شده ممکن است وارد سرباره شود یا با اکسیدهایی مانند SiO2 و Al2O3 ترکیب شود تا اجزای پیچیده تشکیل دهد.

با این حال، منگنز یک عنصر اکسید زدا قوی نیست. در مقایسه با آلومینیوم، منگنز توانایی محدودی در کاهش اکسیژن محلول در صورت استفاده به تنهایی دارد. برای گریدهای فولادی که نیاز به اکسیژن نهایی پایین دارند، کارخانه‌های ذوب معمولاً از یکی از روش‌های زیر استفاده می‌کنند:

• اکسید زدایی ترکیبی با منگنز و سیلیکون
• اکسید زدایی عمیق با آلومینیوم قبل از تنظیم منگنز
• برش نهایی منگنز با تکه های منگنز الکترولیتی

ارزش عملی تکه های منگنز الکترولیتی این است که در اکسید زدایی شرکت می کنند در حالی که دقیقاً منگنز را افزایش می دهند، نه اینکه تمام فرآیند اکسید زدایی را به تنهایی تکمیل کنند.

چگونه تکه های منگنز الکترولیتی محتوای منگنز نهایی را تنظیم می کنند؟

منگنزکه اکسید نشده در فولاد مذاب حل می شود و محتوای نهایی منگنز را افزایش می دهد.

هنگام محاسبه اضافه مورد نیاز، کارخانه ذوب باید موارد زیر را در نظر بگیرد:

• محتوای فعلی منگنز فولاد مذاب
• محدوده محتوای Mn را هدف قرار دهید
• خلوص واقعی تکه های منگنز الکترولیتی
• از دست دادن اکسیداسیون منگنز
• بازیابی تاریخی منگنز
• منگنز توسط فرومنگنز، سیلیکومنگنز و قراضه معرفی شده است
• تلفات بیشتر در پالایش و اکسیداسیون مجدد

تکه های منگنز الکترولیتی به ویژه برای اصلاحات ترکیبی کوچک در طول پالایش LF یا سایر مراحلی که محدوده منگنز هدف باریک است مفید است.

آیا منگنز می تواند گوگرد زدایی فولاد را کامل کند؟

منگنز نمی تواند جایگزین گوگرد زدایی از سرباره شود.

پس از ورود به فولاد مذاب، منگنز می‌تواند با گوگرد ترکیب شود و MnS را تشکیل دهد و اثر مضر FeS با نقطه ذوب پایین- بر عملکرد گرم- را کاهش دهد. عملکرد اصلی آن تغییر شکل سولفیدها به جای حذف مستقیم گوگرد از فولاد مذاب است.

گوگردزدایی واقعی هنوز به موارد زیر بستگی دارد:

• پایه سرباره
• سطح اکسیداسیون سرباره
• دمای فولاد مذاب
• هم زدن سرباره-فولاد
• زمان پالایش
• حجم سرباره و شرایط تماس سرباره و فولاد

منگنز می تواند به کنترل گوگرد و بهبود عملکرد گرم- کمک کند، اما نمی تواند گوگرد زدایی عمیق را به تنهایی کامل کند.

آیا می توان از تکه های منگنز الکترولیتی به عنوان تنها اکسید کننده فولادسازی استفاده کرد؟

برای تولیدی که نیاز به اکسیژن نهایی پایین دارد، از تکه های منگنز الکترولیتی به عنوان تنها اکسید زدا استفاده نمی شود.

دلایل اصلی عبارتند از:

• منگنز توانایی اکسید زدایی ضعیف تری نسبت به آلومینیوم دارد
• اکسیژن محلول زیاد باعث می شود که منگنز بیشتری به MnO اکسید شود
• سرباره اکسید کننده می تواند بازیابی منگنز را بیشتر کاهش دهد
• MnO ممکن است به بخشی از اجزاء پیچیده تبدیل شود
• اکسیداسیون بعدی ممکن است دوباره محتوای اکسیژن را افزایش دهد

نوع اکسیدزدا، توالی افزودن، موقعیت افزودن و شرایط سرباره همگی بر نتیجه اکسیدزدایی نهایی و ترکیب گنجاندن اثر می‌گذارند.

چرا به جای فرومنگنز از منگنز پره های الکترولیتی استفاده کنیم؟

فرومنگنز و سیلیکومنگنز برای افزودن منگنز{0}در مقیاس بزرگ در گریدهای فولادی معمولی مناسب هستند. پره های منگنز الکترولیتی زمانی مناسب تر هستند که جذب کربن، سیلیکون و ناخالصی ها باید با دقت بیشتری کنترل شوند.

تکه های منگنز الکترولیتی در موارد زیر مناسب تر هستند:

• محتوای کربن فولاد نباید به میزان قابل توجهی افزایش یابد
• باید از پیکاپ سیلیکون اضافی اجتناب شود
• فسفر، گوگرد، سلنیوم یا سایر ناخالصی ها به شدت محدود هستند
• محدوده نهایی منگنز باریک است
• پیرایش ترکیب در مرحله تصفیه بعدی مورد نیاز است
• فرومنگنز معمولی نمی تواند ترکیب شیمیایی مورد نظر را برآورده کند

زمانی که یک گرید فولادی معمولی فقط به افزودن منگنز زیادی نیاز دارد و می‌تواند عناصر وارد شده توسط فرومنگنز را تحمل کند، جایگزینی تمام فرومنگنز با تکه‌های منگنز الکترولیتی ممکن است از نظر اقتصادی ضروری نباشد.

چه زمانی باید تکه های منگنز الکترولیتی را به فولاد مذاب اضافه کرد؟

هیچ زمان اضافه ثابتی وجود ندارد که برای هر کارخانه فولاد اعمال شود. مرحله واقعی باید با توجه به عیار فولاد، محتوای اکسیژن مذاب فولاد، وضعیت سرباره و تجهیزات تولید موجود تعیین شود.

افزودن تکه های منگنز الکترولیتی در حین ضربه زدن

در طول ضربه زدن، جریان فولادی می تواند به ذوب شدن و پراکندگی تکه های منگنز الکترولیتی کمک کند و این مرحله را برای تنظیمات نسبتاً بزرگ منگنز مناسب می کند.

ریسک های عملیاتی اصلی عبارتند از:

• محتوای بالای اکسیژن فولاد مذاب می تواند از دست دادن منگنز را افزایش دهد
• انتقال اضافی مبدل یا سرباره کوره الکتریکی می تواند باعث اکسیداسیون مجدد منگنز شود
• ورقه های فرود آمدن روی سطح سرباره ممکن است قبل از ورود به فولاد مذاب اکسید شوند
• افزودن زودهنگام زمان تماس با سرباره اکسید کننده را افزایش می دهد

بنابراین، کنترل سرباره، موقعیت افزودن، و محتوای اکسیژن اولیه باید قبل از افزودن منگنز الکترولیتی در هنگام ضربه زدن بررسی شود.

افزودن تکه های منگنز الکترولیتی در طی پالایش LF

پالایش LF معمولاً برای تنظیم دقیق منگنز مناسب‌تر است، به‌ویژه پس از تکمیل اکسیدزدایی اولیه.

مزایای اصلی عبارتند از:

• مقدار اضافه را می توان از نتایج نمونه گیری محاسبه کرد
• فعالیت اکسیژن فولاد مذاب معمولاً کمتر از زمان ضربه زدن اولیه است
• هم زدن آرگون از ذوب و همگن شدن پشتیبانی می کند
• بازیابی منگنز راحت تر تثبیت می شود
• کنترل محدوده ترکیب نهایی آسان تر است

قبل از گرفتن نمونه دیگری برای تایید ترکیب باید زمان ذوب و هم زدن کافی فراهم شود.

افزودنی های کوچک منگنز الکترولیتی قبل از ریخته گری مداوم

برای گریدهای فولادی با محدوده منگنز نهایی باریک، قبل از ریخته‌گری پیوسته می‌توان اصلاح کوچکی انجام داد.

با این حال، اضافه کردن خیلی دیر ممکن است باعث شود:

• ذوب ناقص تکه های منگنز الکترولیتی
• غلظت بالای منگنز موضعی
• زمان همگن سازی ناکافی
• نتایج نمونه گیری غیرنماینده
• کاهش بازیابی به دلیل اکسیداسیون مجدد

هر چه افزودن به ریخته‌گری پیوسته نزدیک‌تر باشد، مقدار، زمان هم زدن و روش بازرسی مجدد باید با دقت بیشتری کنترل شود.

چگونه مقدار اضافی منگنز الکترولیتی مورد نیاز محاسبه می شود؟

جمع برنامه ریزی شده را می توان با استفاده از محاسبه تعادل جرم تخمین زد:

به عنوان مثال:

• وزن فولاد مذاب: 50 تن
• منگنز فعلی: 0.30٪
• منگنز هدف: 0.50%
• افزایش منگنز مورد نیاز: 0.20%
• خلوص منگنز الکترولیتی: 99.7٪
• بازیابی منگنز مورد انتظار: 95%

اضافه برنامه ریزی شده نظری تقریباً 106 کیلوگرم است.

این محاسبه نباید به عنوان یک اضافه ثابت برای هر گرما در نظر گرفته شود. تعدیل های واقعی تولید نیز باید در نظر گرفته شود:

• میزان اکسیژن اولیه فولاد مذاب
• سطوح FeO و MnO در سرباره
• مرحله اضافه
• دمای فولاد مذاب
• زمان هم زدن
• داده های بازیابی تاریخی
• Mn معرفی شده توسط مواد دیگر
• زمان پالایش بعدی

افزایش منگنز هدف تفاوت بین مقدار هدف و مقدار اندازه‌گیری شده فعلی است، نه کل محتوای منگنز فولاد نهایی.

چه عواملی باعث کاهش بازیابی الکترولیتی منگنز می شود؟

بازیابی منگنز یک مقدار ثابت نیست. نوسانات قابل توجهی ممکن است بین گرماها رخ دهد حتی زمانی که از همان درجه فولاد و مشخصات الکترولیتی منگنز استفاده می شود.

هنگامی که بازیابی کمتر از حد انتظار باقی می ماند، کارخانه ذوب نباید بلافاصله مقدار اضافه را برای هر گرما افزایش دهد.

ابتدا باید نکات زیر بررسی شود:

• اینکه آیا کنترل سرباره پایدار است یا خیر
• آیا سرباره FeO خیلی زیاد است
• این که آیا پولک ها واقعاً وارد فولاد مذاب می شوند
• اینکه آیا زمان اضافه مناسب است یا خیر
• آیا دمای فولاد مذاب کافی است یا خیر
• آیا زمان همگن و همگن شدن کافی است یا خیر

چگونه تکه های منگنز الکترولیتی بر روی قطعات در فولاد تأثیر می گذارد؟

تکه های الکترولیتی منگنز وقتی در اکسید زدایی شرکت می کنند، MnO را تشکیل می دهند. بنابراین نباید آنها را به عنوان ماده ای توصیف کرد که به طور خودکار همه موارد را کاهش می دهد.

سیستم های اکسید زدایی مختلف ممکن است تولید کنند:

• اجزاء MnO
• ترکیبات کمپلکس MnO-SiO2
• اجزاء مجتمع MnO-SiO2-Al2O3
• اجزاء پیچیده مرتبط با بارش MnS بعدی

تحت شرایط اکسید زدایی ترکیبی منگنز-سیلیکون، ترکیب گنجاندن را می توان با کنترل منگنز، سی، آل، و شیمی سرباره تنظیم کرد. نتیجه نهایی نیز به این بستگی دارد:

• میزان اکسیژن اولیه فولاد مذاب
• توالی جمع منگنز، Si و Al
• سطح اکسیداسیون سرباره بالا-
• دمای فولاد مذاب
• زمان پالایش
• شرایط هم زدن
• اینکه آیا اکسیداسیون مجدد رخ می دهد یا خیر

عملکرد کنترل گنجاندن{0}}نباید فقط با تعداد درج‌ها ارزیابی شود. عوامل زیر نیز باید بررسی شوند:

• ترکیب گنجاندن
• اندازه گنجاندن
• ریخت شناسی گنجاندن
• توزیع در فولاد
• رفتار تجمعی
• خطر گرفتگی نازل
• اثرات بر ریخته گری، نورد و عملکرد نهایی فولاد

چه مشکلات رایجی هنگام استفاده از تکه های منگنز الکترولیتی رخ می دهد؟

چرا بازیابی الکترولیتی منگنز کمتر از حد انتظار است؟

علل رایج عبارتند از: اکسیژن محلول بالا، حمل بیش از حد سرباره اکسید کننده، ورقه های باقی مانده بر روی لایه سرباره، زمان نامناسب اضافه کردن، و بازیابی واقعی کمتر از مقدار استفاده شده در محاسبه.

تلاش‌های بهبود باید بر روی عمل اکسید‌زدایی، کنترل سرباره و موقعیت افزودن متمرکز شود نه اینکه فقط مقدار افزوده را افزایش دهد.

چرا تکه های منگنز الکترولیتی به طور کامل ذوب نمی شوند؟

علل شایع عبارتند از:

• دمای ذوب فولاد پایین
• اضافه کردن بیش از حد تک- دسته ای
• شدت هم زدن ناکافی
• موقعیت افزودن به دور از فولاد مذاب در معرض
• جذب رطوبت یا کیک شدن
• نمونه برداری خیلی زود پس از افزودن

این مشکل را می توان با افزودن مواد به صورت دسته ای، بهبود موقعیت افزودن، افزایش همزن موثر و اجازه دادن زمان همگن شدن کافی کاهش داد.

چرا محتوای نهایی Mn از هدف فراتر می رود؟

علل احتمالی عبارتند از:

• محتوای اصلی منگنز کسر نشد
• منگنز معرفی شده توسط فرومنگنز، سیلیکومنگنز یا قراضه نادیده گرفته شد
• وزن فولاد مذاب به اشتباه تخمین زده شد
• یک مقدار بازیابی مورد انتظار نامناسب استفاده شد
• نمونه برداری قبل از همگن سازی کامل انجام شد
• نمونه تحلیلی نماینده نبود

مبنای محاسبه، وزن حرارتی و روش نمونه برداری باید قبل از این که نتیجه گیری شود که محصول الکترولیتی منگنز باعث انحراف شده است، بررسی شود.

کدام ناخالصی ها را باید در فلکه های منگنز الکترولیتی بررسی کرد؟

مشخصات تدارکات نباید فقط محتوای کل منگنز را بررسی کند. عناصر زیر نیز باید کنترل شوند:

• کربن
• گوگرد
• فسفر
• آهن
• سیلیکون
• سلنیوم

برخی از مسیرهای تولید منگنز الکترولیتی ممکن است از افزودنی‌های حاوی سلنیوم{0}}استفاده کنند. برای گریدهای فولاد حساس{2}}سلنیوم، حداکثر محتوای Se باید در مشخصات خرید نوشته شود و نتایج آزمایش دسته‌ای- خاص مورد نیاز است.

فروشگاه های ذوب هنگام خرید منگنز منگنز چه چیزی را باید بررسی کنند؟

وضعیت فیزیکی تکه های منگنز الکترولیتی نیز برای عملیات ذوب-مجاز مهم است.

پودر شدن شدید، جذب رطوبت، کیک شدن یا آلودگی ممکن است بر:

• تغذیه خودکار
• دقت توزین
• سرعت ذوب
• از دست دادن اضافه
• بازیابی واقعی منگنز

بنابراین مشخصات خرید باید ترکیب شیمیایی، شکل پوسته پوسته شدن، نسبت ریز، بسته بندی مقاوم در برابر رطوبت و شناسایی دسته ای را تأیید کند.

کدام گریدهای فولادی برای تکه های منگنز الکترولیتی مناسب هستند؟

تکه های منگنز الکترولیتی برای موارد زیر مناسب تر هستند:

• تنظیم دقیق محتوای منگنز فولاد مذاب
• محدود کردن دریافت کربن و سیلیکون اضافی
• کنترل دقیق فسفر، گوگرد، سلنیوم و سایر ناخالصی ها
• اصلاحات کوچک ترکیب در طی پالایش بعدی
• تولید-فولاد کم کربن، فولاد کم-سیلیکون، فولاد ضد زنگ یا فولاد آلیاژی خاص
• گریدهای فولادی که فرومنگنز معمولی نمی تواند پنجره ترکیب هدف را برآورده کند

تکه های منگنز الکترولیتی ممکن است گزینه ارجح نباشند زمانی که:

• گریدهای فولادی معمولی به مقدار زیادی منگنز نیاز دارند
• فولاد می تواند کربن و آهن وارد شده توسط فرومنگنز را تحمل کند
• هدف اصلی آلیاژسازی معمولی کم هزینه-است
• اکسیداسیون، کنترل سرباره و کنترل بازیابی پایدار نیستند
• نیاز اصلی، اکسید زدایی منگنز-سیلیکون معمولی است

انتخاب باید بر اساس الزامات{0}گرید فولاد، هزینه موثر منگنز، بازیابی واقعی و دشواری کنترل ترکیب نهایی باشد.

فروشگاه های ذوب چگونه می توانند عملکرد منگنز الکترولیتی را تثبیت کنند؟

کارگاه های ذوب نباید از یک مقدار بازیابی تجربی برای هر درجه فولاد و هر مرحله اضافه استفاده کنند.

یک رویکرد قابل اطمینان تر، ثبت داده های زیر برای هر گرما است:

• وزن فولاد مذاب
• محتوای اولیه منگنز
• محتوای منگنز را هدف بگیرید
• افزودن منگنز الکترولیتی واقعی
• مرحله اضافه
• دمای فولاد مذاب
• زمان هم زدن
• سرباره FeO یا دیگر نشانگر اکسیداسیون
• زمان نمونه برداری پس از افزودن
• محتوای نهایی منگنز
• بازیابی واقعی منگنز

پس از جمع آوری داده ها از چندین گرما، می توان مدل های بازیابی جداگانه ای برای موارد زیر ایجاد کرد:

• روی -افزودن مرحله ضربه بزنید
• LF-افزودن پالایش
• برش نهایی قبل از ریخته گری مداوم
• درجات مختلف فولاد
• دسته های مختلف تامین کننده منگنز الکترولیتی

این رویکرد برای کاهش نوسانات-به-گرمای ترکیب گرما مؤثرتر از افزایش صرف مقدار اضافه است.