Suora vastaus: Elektrolyyttiset mangaanihiutaleetvoi osallistua teräksen deoksidaatioon ja samalla lisätä sulan teräksen mangaanipitoisuutta. Niitä ei kuitenkaan tavallisesti käytetä ainoana syvän hapettumisenestoaineena. Useimmissa sulatoissa niitä käytetään yhdessä piin, alumiinin tai muiden hapettumista poistavien elementtien kanssa. Niiden pääarvo on tarkassa mangaanin säädössä rajoitetulla hiilen, piin, fosforin, rikin ja muiden ei-toivottujen lisäysten kanssa.
Mikä rooli elektrolyyttisillä mangaanihiutaleilla on teräksen valmistuksen hapettumisenestossa?
1. Osallistuminen sulan teräksen deoksidaatioon
2. Lopullisen mangaanipitoisuuden säätäminen
3. Rikin muodon muuttaminen teräksessä
Kuinka elektrolyyttinen mangaani osallistuu sulan teräksen deoksidaatioon?
Kun mangaani pääsee sulaan teräkseen, se voi reagoida liuenneen hapen kanssa:
Muodostunut MnO voi päästä kuonaan tai yhdistyä oksidien, kuten Si02:n ja Al203:n, kanssa monimutkaisten sulkeumien muodostamiseksi.
Mangaani ei kuitenkaan ole voimakas hapettumisenestoaine. Alumiiniin verrattuna mangaanilla on rajoitettu kyky vähentää liuennutta happea, kun sitä käytetään yksinään. Teräslaaduille, jotka vaativat alhaisen lopullisen happipitoisuuden, sulattimet käyttävät yleensä jotakin seuraavista lähestymistavoista:
- Yhdistetty hapettumisenesto mangaanin ja piin kanssa
- Syvä hapettumisenesto alumiinilla ennen mangaanin säätöä
- Lopullinen mangaanileikkaus elektrolyyttisillä mangaanihiutaleilla
Elektrolyyttisten mangaanihiutaleiden käytännön arvo on siksi osallistua hapettumisen poistoon samalla kun ne lisäävät tarkasti mangaania, sen sijaan, että ne suorittaisivat koko hapettumisen prosessin itsekseen.
Kuinka elektrolyyttiset mangaanihiutaleet säätävät lopullista Mn-pitoisuutta?
Mangaanijoka ei ole hapettunut, liukenee sulaan teräkseen ja lisää lopullista Mn-pitoisuutta.
Kun lasketaan tarvittavaa lisäystä, sulattajan tulee ottaa huomioon:
- Sulan teräksen nykyinen Mn-pitoisuus
- Kohdista Mn-sisältöalue
- Elektrolyyttisten mangaanihiutaleiden todellinen puhtaus
- Mangaanin hapettumishäviö
- Historiallinen mangaanin talteenotto
- Ferromangaanin, piimangaanin ja romun tuoma mangaani
- Lisää jalostus- ja uudelleenhapetushäviöitä
Elektrolyyttiset mangaanihiutaleet ovat erityisen hyödyllisiä pienissä koostumuksen korjauksissa LF-jalostuksen aikana tai muissa vaiheissa, joissa mangaanin tavoitealue on kapea.
Voiko mangaani suorittaa teräksen rikinpoiston kokonaan?
Mangaani ei voi korvata kuonan rikinpoistoa.
Kun mangaani on joutunut sulaan teräkseen, se voi yhdistyä rikin kanssa muodostaen MnS:ää, mikä vähentää matalan-sulamispisteen-FeS:n haitallista vaikutusta kuuman-työskentelyn suorituskykyyn. Sen päätehtävä on muuttaa sulfidien muotoa sen sijaan, että se poistaisi rikkiä suoraan sulasta teräksestä.
Todellinen rikinpoisto riippuu edelleen:
- Kuonan emäksisyys
- Kuonan hapettumisaste
- Sulan teräksen lämpötila
- Kuona-terässekoitus
- Jalostusaika
- Kuonan tilavuus ja kuonan ja teräksen kosketusolosuhteet
Mangaani voi auttaa hallitsemaan rikkiä ja parantamaan kuuma{0}}työskentelyn suorituskykyä, mutta se ei voi suorittaa syvää rikinpoistoa yksinään.
Voidaanko elektrolyyttisiä mangaanihiutaleita käyttää ainoana teräksen hapettumisenestoaineena?
Alhaista lopullista happipitoisuutta vaativassa tuotannossa elektrolyyttisiä mangaanihiutaleita ei yleensä käytetä ainoana hapettumisenestoaineena.
Tärkeimmät syyt ovat:
- Mangaanilla on heikompi hapettumisenestokyky kuin alumiinilla
- Korkeasti liuennut happi saa enemmän mangaania hapettumaan MnO:ksi
- Hapettava kuona voi edelleen vähentää mangaanin talteenottoa
- MnO voi tulla osaksi monimutkaisia sulkeumia
- Myöhempi uudelleenhapetus voi jälleen lisätä happipitoisuutta
| Tuotannon tavoite | Yhteinen hoitomenetelmä |
|---|---|
| Sulan teräksen hapen alkupelkistys | Yhdistetty hapettumisenesto mangaanin ja piin kanssa |
| Alhaisen lopullisen happipitoisuuden saavuttaminen | Alumiini tai muu voimakas hapettumisenestoaine |
| Lopullisen Mn-pitoisuuden tarkka säätö | Elektrolyyttisten mangaanihiutaleiden lisäys |
| Vähentää hiilen ja silikonin kerääntymistä | ferromangaanin tai piimangaanin osan korvaaminen erittäin{0}}puhtaalla elektrolyyttisellä mangaanilla |
| Sisällön koostumuksen säätäminen | Mn:n, Si:n, Al:n ja kuonan koordinoitu valvonta |
Hapettimen tyyppi, lisäyssekvenssi, lisäyskohta ja kuonaolosuhteet vaikuttavat kaikki lopulliseen hapettumisenestotulokseen ja inkluusiokoostumukseen.
Miksi käyttää elektrolyyttisiä mangaanihiutaleita ferromangaanin sijasta?
Ferromangaani ja piimangaani sopivat edelleen laajamittaiseen-mangaanin lisäykseen tavanomaisissa teräslajeissa. Elektrolyyttiset mangaanihiutaleet sopivat paremmin, kun hiilen, piin ja epäpuhtauksien talteenottoa on valvottava tarkemmin.
| Vertailukohde | Elektrolyyttiset mangaanihiutaleet | Ferromangaani |
|---|---|---|
| Mangaanipitoisuus | Erittäin-puhdasta metallista mangaania | Seos, joka koostuu pääasiassa mangaanista ja raudasta |
| Hiilipoisto | Yleensä alhainen | Riippuu korkeasta-, keskitasosta- tai alhaisesta-hiiliasteesta |
| Silikoninen pickup | Yleensä alhainen | Riippuu valitusta rautaseoslaadusta |
| Säätötarkkuus | Sopii pieneen ja tarkkaan mangaanin säätöön | Soveltuu laajamittaiseen-seostukseen |
| Yleisiä sovelluksia | Erikoisteräs, vähähiilinen-hiilinen teräs, vähä-piiteräs ja kapeat ikkunat | Tavallinen hiiliteräs ja tavanomaiset teräslajit |
| Kustannusarvio | Arvioitu puhtauden, talteenoton ja koostumuksen{0}}kontrolliarvon mukaan | Yleensä edullisempi tavanomaiselle mangaanin lisäykselle |
Elektrolyyttiset mangaanihiutaleet sopivat paremmin, kun:
- Teräksen hiilipitoisuuden ei pitäisi kasvaa merkittävästi
- Ylimääräistä silikonin keräämistä tulee välttää
- Fosfori, rikki, seleeni tai muut epäpuhtaudet ovat tiukasti rajoitettuja
- Lopullinen Mn-alue on kapea
- Koostumuksen viimeistelyä tarvitaan myöhemmässä jalostusvaiheessa
- Perinteinen ferromangaani ei voi täyttää tavoitekemiallista koostumusta
Kun tavallinen teräslaji vaatii vain suuren mangaanin lisäyksen ja kestää ferromangaanin mukanaan tuomat alkuaineet, kaiken ferromangaanin korvaaminen elektrolyyttisillä mangaanihiutaleilla ei välttämättä ole taloudellisesti välttämätöntä.
Milloin elektrolyyttisiä mangaanihiutaleita tulisi lisätä sulaan teräkseen?
Kiinteää lisäysaikaa ei ole jokaiselle terästehtaalle. Varsinainen vaihe tulee määrittää teräslaadun, sulan teräksen happipitoisuuden, kuonan kunnon ja käytettävissä olevien tuotantolaitteiden mukaan.
Elektrolyyttisten mangaanihiutaleiden lisääminen napautuksen aikana
Kierteityksen aikana teräsvirta voi auttaa sulattamaan ja hajottamaan elektrolyyttisiä mangaanihiutaleita, mikä tekee tästä vaiheesta sopivan suhteellisen suuriin mangaanisäätöihin.
Tärkeimmät toimintariskit ovat:
- Korkea sulan teräksen happipitoisuus voi lisätä mangaanihävikkiä
- Ylimääräinen konvertteri tai sähköuunin kuona voi aiheuttaa mangaanin uudelleenhapetusta
- Kuonan pinnalle laskeutuvat hiutaleet voivat hapettua ennen kuin ne pääsevät sulaan teräkseen
- Varhainen lisäys pidentää kosketusaikaa hapettavan kuonan kanssa
Kuonanhallinta, lisäyskohta ja alkuperäinen happipitoisuus on siksi tarkistettava ennen elektrolyyttisen mangaanin lisäämistä hanauksen aikana.
Elektrolyyttisten mangaanihiutaleiden lisääminen LF-puhdistuksen aikana
LF-raffinointi soveltuu yleensä paremmin tarkaan Mn-säätöön, varsinkin kun alustava deoksidaatio on suoritettu.
Tärkeimpiä etuja ovat:
- Lisäysmäärä voidaan laskea näytteenottotuloksista
- Sulan teräksen happiaktiivisuus on yleensä alhaisempi kuin varhaisessa laskussa
- Argonsekoitus tukee sulamista ja homogenisoitumista
- Mangaanin talteenotto on helpompi stabiloida
- Lopullista koostumusaluetta on helpompi hallita
Riittävä sulamis- ja sekoitusaika tulee antaa ennen uuden näytteen ottamista koostumuksen vahvistamiseksi.
Pienet elektrolyyttiset mangaanilisäosat ennen jatkuvaa valua
Teräslajeille, joilla on kapea loppu Mn-alue, voidaan tehdä pieni korjaus ennen jatkuvaa valua.
Liian myöhään lisääminen voi kuitenkin aiheuttaa:
- Elektrolyyttisten mangaanihiutaleiden epätäydellinen sulaminen
- Paikallinen korkea Mn-pitoisuus
- Riittämätön homogenointiaika
- Epäedustavat näytteenottotulokset
- Vähentynyt talteenotto uudelleenhapetuksen vuoksi
Mitä lähempänä jatkuvaa valua lisäys on, sitä tarkemmin määrää, sekoitusaikaa ja uudelleentarkastusmenettelyä tulee valvoa.
Kuinka vaadittu elektrolyyttisen mangaanin lisäys lasketaan?
Suunniteltu lisäys voidaan arvioida massa{0}}taselaskennan avulla:
= Sulan teräksen paino (t) × Tavoite Mn:n lisäys (%) × 10
÷ Elektrolyyttinen mangaanin puhtaus
÷ Odotettu mangaanin talteenotto
Esimerkiksi:
- Sulan teräksen paino: 50 tonnia
- Nykyinen Mn: 0,30 %
- Tavoite Mn: 0,50 %
- Vaadittu Mn:n lisäys: 0,20 %
- Elektrolyyttisen mangaanin puhtaus: 99,7 %
- Odotettu mangaanin saanto: 95 %
Teoreettinen suunniteltu lisäys on noin 106 kg.
Tätä laskelmaa ei pidä pitää kiinteänä lisäyksenä jokaiselle lämmölle. Todellisissa tuotannon säätöissä tulee myös huomioida:
- Sulan teräksen alkuperäinen happipitoisuus
- FeO- ja MnO-tasot kuonassa
- Lisäysvaihe
- Sulan teräksen lämpötila
- Sekoitusaika
- Historialliset palautustiedot
- Muiden materiaalien tuottama Mn
- Myöhempi jalostusaika
Tavoite Mn-lisäys on tavoitearvon ja nykyisen mitatun arvon välinen ero, ei valmiin teräksen kokonais-Mn-pitoisuus.
Mitkä tekijät vähentävät elektrolyyttisen mangaanin talteenottoa?
Mangaanin talteenotto ei ole kiinteä arvo. Lämpöjen välillä voi esiintyä huomattavia vaihteluita, vaikka käytettäisiin samaa teräslaatua ja elektrolyyttistä mangaania.
| Toimintatekijä | Mahdollinen vaikutus |
|---|---|
| Korkeasti liuennut happi sulassa teräksessä | Enemmän mangaania hapettuu MnO:ksi |
| Voimakkaasti hapettava kuona | Mangaani hapettuu uudelleen ja talteenotto vähenee |
| Korkea FeO-pitoisuus kuonassa | Mangaanin hapettumishäviö kasvaa |
| Hiutaleet laskeutuvat paksulle kuonakerrokselle | Materiaali voi hapettua ennen sulan teräksen joutumista |
| Matala sulan teräksen lämpötila | Sulaminen ja diffuusio hidastuvat |
| Riittämätön sekoitusaika | Koostumus pysyy epätasaisena ja näytetulokset vaihtelevat |
| Lisäys liian aikaista | Kosketusaika hapettavan kuonan kanssa pitenee |
| Lisäys liian myöhään | Aika ei riitä sulatukseen ja homogenointiin |
| Väärä sulan teräksen painoarvio | Systemaattinen virhe lasketussa lisäyksessä |
| Vaihteleva EMM-puhtaus | Lopullinen Mn-pitoisuus muuttuu vähemmän yhtenäiseksi |
Kun talteenotto jää odotusten alapuolelle, sulaton ei pitäisi heti lisätä lisäysmäärää jokaista lämpöä kohden.
Seuraavat kohdat tulee tarkistaa ensin:
- Onko kuonanhallinta vakaa
- Onko kuona FeO liian korkea
- Pääsevätkö hiutaleet todella sulaan teräkseen
- Onko lisäyksen ajoitus sopiva
- Onko sulan teräksen lämpötila riittävä
- Onko sekoitus- ja homogenointiaika riittävä
Kuinka elektrolyyttiset mangaanihiutaleet vaikuttavat teräksen sulkeutumiin?
Elektrolyyttiset mangaanihiutaleet muodostavat MnO:ta osallistuessaan hapettumisenestoon. Siksi niitä ei pitäisi kuvata materiaaliksi, joka vähentää automaattisesti kaikkia sulkeumia.
Erilaiset hapettumisenestojärjestelmät voivat tuottaa:
- MnO-sulkeumat
- MnO-SiO₂-kompleksiset sulkeumat
- MnO-SiO₂-Al2O3-kompleksisulkeumat
- Monimutkaiset sulkeumat, jotka liittyvät myöhempään MnS-saostukseen
Mangaani-pii yhdistetyissä hapettumisen olosuhteissa inkluusiokoostumusta voidaan säätää säätämällä Mn-, Si-, Al- ja kuonakemiaa. Lopputulos riippuu myös:
- Sulan teräksen alkuperäinen happipitoisuus
- Mn:n, Si:n ja Al:n lisäyssekvenssi
- Ylin-kuonan hapettumisaste
- Sulan teräksen lämpötila
- Jalostusaika
- Sekoitusolosuhteet
- Tapahtuuko uudelleenhapetusta
Sisällön{0}}kontrollin tehokkuutta ei pidä arvioida vain sisällyttämien lukumäärän perusteella. Myös seuraavat tekijät tulee tarkistaa:
- Sisällön koostumus
- Sisällön koko
- Inkluusiomorfologia
- Jakelu teräksen sisällä
- Agglomeraatiokäyttäytyminen
- Suuttimen tukkeutumisvaara
- Vaikutukset valuun, valssaukseen ja lopulliseen teräksen suorituskykyyn
Mitä yleisiä ongelmia ilmenee käytettäessä elektrolyyttisiä mangaanihiutaleita?
Miksi elektrolyyttisen mangaanin talteenotto on odotettua alhaisempi?
Yleisiä syitä ovat korkea liuennut happi, liiallinen hapettavan kuonan kulkeutuminen, kuonakerrokseen jääneet hiutaleet, sopimaton lisäysajoitus ja laskennassa käytettyä arvoa pienempi todellinen talteenotto.
Parannustoimissa tulisi keskittyä hapettumisenpoistokäytäntöön, kuonanhallintaan ja lisäyskohtaan sen sijaan, että lisättäisiin vain lisäystä.
Miksi elektrolyyttiset mangaanihiutaleet eivät sula kokonaan?
Yleisiä syitä ovat:
- Matala sulan teräksen lämpötila
- Liiallinen yhden{0}}erän lisäys
- Riittämätön sekoituksen voimakkuus
- Lisäyspaikka kaukana paljaasta sulasta teräksestä
- Kosteuden imeytyminen tai paakkuuntuminen
- Näytteenotto liian pian lisäyksen jälkeen
Ongelmaa voidaan vähentää lisäämällä materiaalia erissä, parantamalla lisäyskohtaa, lisäämällä tehokasta sekoitusta ja varaamalla riittävästi homogenointiaikaa.
Miksi lopullinen Mn-sisältö ylittää tavoitteen?
Mahdollisia syitä ovat:
- Alkuperäistä Mn-pitoisuutta ei vähennetty
- Ferromangaanin, piimangaanin tai romun tuoma Mn jätettiin huomiotta
- Sulan teräksen paino arvioitiin väärin
- Käytettiin sopimatonta odotettua palautusarvoa
- Näytteenotto suoritettiin ennen täydellistä homogenointia
- Analyyttinen näyte ei ollut edustava
Laskentaperusteet, lämpöpaino ja näytteenottomenettely tulee tarkistaa ennen kuin päätellään, että elektrolyyttinen mangaanituote aiheutti poikkeaman.
Mitkä epäpuhtaudet elektrolyyttisistä mangaanihiutaleista tulisi tarkistaa?
Hankintaeritelmissä ei tulisi tarkastella vain kokonaismangaanipitoisuutta. Seuraavia elementtejä tulee myös valvoa:
- Hiili
- Rikki
- Fosfori
- Rauta
- Pii
- Seleeni
Joissakin elektrolyyttisen mangaanin tuotantoreiteissä voidaan käyttää seleeniä{0}} sisältäviä lisäaineita. Seleeni-herkkien teräslaatujen osalta suurin seleenipitoisuus tulee kirjoittaa ostospesifikaatioon, ja vaaditaan eräkohtaiset testitulokset.
Mitä sulattajien tulisi tarkistaa ostaessaan elektrolyyttisiä mangaanihiutaleita?
| Tarkastuskohde | Vahvistettavat tiedot |
|---|---|
| Mn-pitoisuus | Pienin mangaaniprosentti |
| Hiilipitoisuus | Suurin sallittu C-pitoisuus |
| Rikkipitoisuus | Suurin sallittu S-pitoisuus |
| Fosforipitoisuus | Suurin sallittu P-pitoisuus |
| Rautapitoisuus | Suurin sallittu Fe-pitoisuus |
| Piipitoisuus | Suurin sallittu Si-pitoisuus |
| Seleenipitoisuus | Suurin sallittu seleenipitoisuus herkille teräslajeille |
| Fyysinen muoto | Hiutaleen koko, paksuus ja hienoussuhde |
| Pinnan kunto | Vakava hapettuminen, öljyn saastuminen tai vieras aine |
| Kosteus | Kuivaa materiaalia ja kosteutta{0}}kestävää sisäpakkausta |
| Erän johdonmukaisuus | Riippumaton aitoustodistus jokaiselle tuotantoerälle |
| Pakkausmenetelmä | Tonnipussit, sisävuoraus, kuormalavat ja etiketit |
| Tarkastusvaatimukset | Tehdastestaus tai kolmannen osapuolen{0}}tarkastus |
Elektrolyyttisten mangaanihiutaleiden fyysinen kunto on myös tärkeä sulat{0}}toiminnan kannalta.
Voimakas jauhautuminen, kosteuden imeytyminen, paakkuuntuminen tai kontaminaatio voi vaikuttaa:
- Automaattinen ruokinta
- Punnitustarkkuus
- Sulamisnopeus
- Lisäyksen menetys
- Todellinen mangaanin talteenotto
Hankintatietojen tulee siksi vahvistaa kemiallinen koostumus, hiutalemuoto, hienojakoisuussuhde, kosteutta kestävä pakkaus ja erän tunnistetiedot.
Mitkä teräslaadut sopivat elektrolyyttisille mangaanihiutaleille?
Elektrolyyttiset mangaanihiutaleet sopivat paremmin:
- Sulan teräksen Mn-pitoisuuden tarkka säätö
- Rajoittaa ylimääräistä hiili- ja silikonikeräystä
- Fosforin, rikin, seleenin ja muiden epäpuhtauksien tiukka valvonta
- Pienet koostumuskorjaukset myöhemmän jalostuksen aikana
- Vähähiilisen-teräksen, vähä-piiteräksen, ruostumattoman teräksen tai erikoisseosteräksen tuotanto
- Teräslaadut, joissa tavanomainen ferromangaani ei täytä tavoitekoostumusikkunaa
Elektrolyyttiset mangaanihiutaleet eivät ehkä ole suositeltava vaihtoehto, kun:
- Tavalliset teräslajit vaativat suuren mangaanilisäyksen
- Teräs kestää ferromangaanin tuomaa hiiltä ja rautaa
- Päätavoitteena on edullinen{0}}perinteinen seostus
- Hapettumisen, kuonan hallinta ja talteenoton hallinta eivät ole stabiileja
- Päävaatimus on tavanomainen mangaani-pii-deoksidaatio
Valinnan tulee perustua teräksen-laatuvaatimuksiin, tehokkaaseen mangaanin hintaan, todelliseen talteenottoon ja lopullisen koostumuksen hallinnan vaikeuteen.
Kuinka sulattoliikkeet voivat vakauttaa elektrolyyttisen mangaanin suorituskykyä?
Sulattojen ei tulisi käyttää yhtä empiiristä talteenottoarvoa jokaiselle teräslaadulle ja jokaiselle lisäysvaiheelle.
Luotettavampi tapa on tallentaa seuraavat tiedot jokaisesta lämmöstä:
- Sulan teräksen paino
- Alkuperäinen Mn-pitoisuus
- Kohdista Mn-sisältö
- Todellinen elektrolyyttisen mangaanin lisäys
- Lisäysvaihe
- Sulan teräksen lämpötila
- Sekoitusaika
- Kuona FeO tai muu hapettumisindikaattori
- Näytteenottoaika lisäyksen jälkeen
- Lopullinen Mn-pitoisuus
- Todellinen mangaanin talteenotto
Kun tietoja on kerätty useista lämmityksistä, voidaan luoda erilliset talteenottomallit:
- Napauta{0}}vaiheen lisäyksiä
- LF-jalostaa lisäyksiä
- Viimeinen trimmaus ennen jatkuvaa valua
- Eri teräslajeja
- Eri elektrolyyttisen mangaanin syöttöerät
Tämä lähestymistapa on tehokkaampi lämmön{0}}--lämmön koostumuksen vaihteluiden vähentämiseen kuin pelkkä lisäysmäärän lisääminen.
Haluatko vahvistaa oikeat elektrolyyttiset mangaanihiutaleet teräslaadullesi?
Eri teräslaaduilla on erilaiset rajat Mn:lle, C:lle, S:lle, P:lle, Fe:lle, Si:lle ja Se:lle. Sopiva EMM-laatu tulee myös sovittaa lämpökoon, tavoite-Mn-alueen, lisäysvaiheen ja odotetun mangaanin talteenoton mukaan.
Ole hyvä ja toimita:
- Teräslaatu tai pääsovellus
- Nykyinen Mn-pitoisuus ja tavoite Mn-alue
- C:lle, S:lle, P:lle, Fe:lle, Si:lle ja Se:lle vaadittavat rajat
- Sulan teräksen paino lämpöä kohden
- Odotettu ostomäärä
- Pakkausmenetelmä ja kohdeportti
- Aitoustodistus tai kolmannen osapuolen{0}}tarkastusvaatimukset
Tarkistamme tavoitekoostumuksen ja ostovaatimukset ja vahvistamme sopivan elektrolyyttisen mangaanilaadun, epäpuhtausrajat, pakkaustavan ja toimitusjärjestelyn.
