Thỏi kim loại mangan có chức năng gì trong luyện thép?

Thỏi manganđược tạo ra với mangan-có độ tinh khiết cao (Mn) làm thành phần cốt lõi:

 Phạm vi thành phần: Mn Lớn hơn hoặc bằng 95% (cấp Mn95), Mn Lớn hơn hoặc bằng 97% (cấp Mn97), Mn Lớn hơn hoặc bằng 99% (loại Mn99), tạp chất C Nhỏ hơn hoặc bằng 0,1%, S Nhỏ hơn hoặc bằng 0,05%, P Nhỏ hơn hoặc bằng 0,04%, Fe Nhỏ hơn hoặc bằng 2,0%;

 Tính chất vật lý:Điểm nóng chảy 1244 độ , mật độ 7,43g/cm³, cục màu xám bạc- (10-50mm), tương đối giòn ở nhiệt độ phòng, hoạt động hóa học cao ở nhiệt độ cao, có khả năng khử chỉ đứng sau canxi, nhôm và silicon;

 Ưu điểm cốt lõi:Tác dụng hiệp đồng mạnh mẽ trong quá trình khử oxy và khử lưu huỳnh, hiệu suất hợp kim cao, giá thành thấp hơn 30%-40% so với hợp kim canxi silicon-, thích hợp cho sản xuất thép quy mô lớn.

(1) Chức năng khử oxy: Giảm nhẹ và tối ưu hóa bao gồm

Các thỏi kim loại mangan thường được sử dụng như một "chất khử oxy nhẹ" trong sản xuất thép, tránh quá trình khử oxy quá mức có thể khiến thép nóng chảy sôi lên, đồng thời tối ưu hóa hình thái của các tạp chất:

Cơ chế phản ứng cốt lõi:

Mn + FeO → MnO + Fe (phản ứng tự phát trong thép nóng chảy ở 1500-1600 độ ). MnO tạo ra có mật độ thấp hơn thép nóng chảy và dễ dàng nổi và loại bỏ cùng với xỉ; hơn nữa, MnO có thể tạo thành xỉ tổng hợp có điểm nóng chảy-thấp (điểm nóng chảy 1200-1300 độ ) với SiO₂ và Al₂O₃, nâng cao hơn nữa hiệu quả loại bỏ các sản phẩm khử oxy;

Hiệu quả khử oxy định lượng:

Thêm 0,2%-0,5% (loại Mn97) có thể làm giảm hàm lượng oxy trong thép nóng chảy từ 80-100ppm xuống 40-60ppm, đạt hiệu suất khử oxy là... 37.5%-50%;

Lợi thế so sánh:

Khả năng khử yếu hơn nhôm và silicon, ngăn chặn sự sôi mạnh của thép nóng chảy, đồng thời tăng hiệu suất khử oxy của silicon và nhôm lên 10% -15%, tránh sự kết tụ tạp chất do chỉ sử dụng silicon và nhôm;

(2) Chức năng khử lưu huỳnh: Khử lưu huỳnh ổn định và ức chế độ giòn nóng

Khối kim loại mangan làm giảm hàm lượng lưu huỳnh trong thép bằng cách tạo thành các hợp chất ổn định với lưu huỳnh, tránh khuyết tật giòn nóng:

Cơ chế phản ứng cốt lõi:

Mn + FeS → MnS + Fe, MnS tạo thành có nhiệt độ nóng chảy 1610 độ, độ hòa tan chỉ 0,0003% (trong thép nóng chảy), gần như không tan trong thép nóng chảy, dễ nổi lên xỉ để loại bỏ;

Hiệu ứng khử lưu huỳnh định lượng:

Thêm 0,3%-0,8% (loại Mn97) có thể làm giảm hàm lượng lưu huỳnh trong thép nóng chảy từ 0,05%-0,08% xuống 0,02%-0,03%, đạt tỷ lệ khử lưu huỳnh là... 40%-75%; Giá trị cốt lõi: Ngăn chặn hiệu quả độ giòn nóng của thép, giảm tỷ lệ nứt trong quá trình gia công nóng (cán, rèn) từ 1,2% xuống 0,3% và cải thiện độ dẻo khi gia công;

Ưu điểm hiệp đồng:

Khi sử dụng kết hợp vớihợp kim canxi silic, tỷ lệ khử lưu huỳnh có thể tăng lên trên 80%, đáp ứng yêu cầu sản xuất thép có hàm lượng lưu huỳnh thấp-(S Nhỏ hơn hoặc bằng 0,01%).

(3) Chức năng hợp kim: Nâng cao hiệu suất và tối ưu hóa cấu trúc vi mô

Mandac là một trong những nguyên tố hợp kim quan trọng nhất trong sản xuất thép. Thông qua việc tăng cường dung dịch rắn và sàng lọc cấu trúc vi mô, nó cải thiện toàn diện các tính chất cơ học của thép:

 Cơ chế tăng cường cốt lõi:

Tăng cường giải pháp rắn:Các nguyên tử mangan tích hợp vào mạng ferit và ngọc trai, gây biến dạng mạng, cản trở chuyển động trật khớp và cải thiện độ bền và độ cứng của thép;

Tinh chỉnh cấu trúc vi mô:Mangan làm giảm nhiệt độ biến đổi pha của thép, tinh chế các hạt ngọc trai, cải thiện độ dẻo dai và khả năng chống mài mòn của thép;

 Cải thiện hiệu suất định lượng:

Thép kết cấu hợp kim thấp (Q355):Thêm 0,8%-1,7% thỏi mangan loại Mn97 làm tăng độ bền kéo từ 345MPa lên 410-450MPa, cường độ chảy tăng 20%-30% và độ bền va đập (-20 độ) Lớn hơn hoặc bằng 60J/cm²;

Chịu mài mòn-Thép chịu mài mòn (NM450):Thêm 1,5%-2,0% phôi mangan, kết hợp với các nguyên tố cacbon để tạo thành Mn₃C. Pha cứng làm tăng độ cứng của thép (HRC) từ 25 lên 45-50, đồng thời cải thiện khả năng chống mài mòn từ 40%-60%.

Thép lò xo (60Si2Mn):Thêm phôi mangan 0,7% -1,0% giúp cải thiện độ cứng và giới hạn đàn hồi của thép, tăng tuổi thọ mỏi lên 30% -50%.

 Sản xuất thép có độ bền cao-hợp kim cao{1}}

Các loại thép phù hợp:Q355, Q420, Q690, v.v., chiếm hơn 40% tổng ứng dụng của thỏi mangan;

Khả năng tương thích quy trình:Được bổ sung vào giai đoạn sau của quá trình chuyển đổi/ luyện thép lò điện (dạng khối 10-50mm), lượng bổ sung 0,5% -1,7%, tỷ lệ thu hồi mangan 90% -95%;

 Sản xuất thép chịu mài mòn-Thép chịu mài mòn cho máy móc kỹ thuật

Các loại thép phù hợp:NM360, NM450, 15MnVN, v.v.;
Các thông số định lượng:Thêm 1,0% -2,0% thỏi mangan loại Mn97, độ bền kéo của thép Lớn hơn hoặc bằng 1000MPa và khả năng chống mài mòn đáp ứng các yêu cầu của máy móc kỹ thuật (răng gầu máy xúc, lớp lót máy nghiền);

 Sản xuất thép lò xo và thép chịu lực

Các loại thép phù hợp:60Si2Mn, 50CrVA, GCr15 =v.v;

Yêu cầu cốt lõi:Phải chọn các thỏi mangan kim loại có độ tinh khiết cao cấp Mn99- (tạp chất C Nhỏ hơn hoặc bằng 0,05%, P Nhỏ hơn hoặc bằng 0,03%) để tránh tạp chất ảnh hưởng đến độ đàn hồi và tuổi thọ mỏi của thép;

Hiệu ứng định lượng:Thêm 0,7% -1,2% sản phẩm cấp Mn99, giới hạn đàn hồi của thép lò xo Lớn hơn hoặc bằng 1200MPa và tuổi thọ mỏi tiếp xúc của thép chịu lực Lớn hơn hoặc bằng 10⁷ lần;

 Nâng cấp sản xuất thép cacbon thông thường

Các loại thép phù hợp:Q235, Q255, v.v.;

Giá trị ứng dụng:Thêm 0,2% -0,5% thỏi mangan kim loại cấp Mn95 có thể tăng độ bền kéo của thép cacbon thông thường từ 235MPa lên 270-290MPa, đáp ứng yêu cầu về cường độ của các bộ phận kết cấu cơ khí và xây dựng;

(1) Bảng thích ứng ứng dụng và lớp cốt lõi

(2) Nguyên tắc lựa chọn cốt lõi

Ưu tiên hiệu suất: Thép-cao cấp (thép lò xo, thép chịu lực) loại Mn99 đảm bảo độ tinh khiết cao và ít tạp chất;
Cân bằng chi phí: Loại Mn97 được chọn cho thép thông thường và thép hợp kim thấp để cân bằng hiệu suất và chi phí;
Ưu tiên chi phí: Loại Mn95 được chọn cho thép cacbon có-yêu cầu thấp để kiểm soát chi phí nguyên liệu thô;