Elektrolytiske manganflager til deoxidation af stålfremstilling: En praktisk guide til smeltebutikker

Direkte svar: Elektrolytiske manganflagerkan deltage i ståldeoxidation og samtidig øge manganindholdet i smeltet stål. De bruges dog normalt ikke som det eneste dybe deoxideringsmiddel. I de fleste smelteværker bruges de sammen med silicium, aluminium eller andre deoxiderende elementer. Deres hovedværdi ligger i præcis manganjustering med begrænset kulstof, silicium, fosfor, svovl og andre uønskede tilsætninger.

Hvilken rolle spiller elektrolytiske manganflager i deoxidation af stålfremstilling?

Efter tilsætning til smeltet stål udfører elektrolytiske manganflager normalt tre funktioner:

1.Deltager i deoxidation af smeltet stål

2.Justering af det endelige manganindhold

3. Ændring af den form, hvori svovl findes i stålet

Hvordan deltager elektrolytisk mangan i deoxidation af smeltet stål?

Efter mangan kommer ind i det smeltede stål, kan det reagere med opløst ilt:

Det dannede MnO kan trænge ind i slaggen eller kombineres med oxider, såsom SiO2 og A1203, for at danne komplekse indeslutninger.

Mangan er dog ikke et stærkt deoxiderende element. Sammenlignet med aluminium har mangan en begrænset evne til at reducere opløst ilt, når det bruges alene. For stålkvaliteter, der kræver et lavt endeligt iltindhold, bruger smelteværker almindeligvis en af ​​følgende fremgangsmåder:

• Kombineret deoxidation med mangan og silicium
• Dyb deoxidation med aluminium før manganjustering
• Afsluttende mangantrimning med elektrolytiske manganflager

Den praktiske værdi af elektrolytiske manganflager er derfor at deltage i deoxidation, mens man netop øger mangan, snarere end at fuldføre hele deoxidationsprocessen af ​​sig selv.

Hvordan justerer elektrolytiske manganflager det endelige Mn-indhold?

Mangansom ikke er oxideret, opløses i det smeltede stål og øger det endelige Mn-indhold.

Ved beregning af den nødvendige tilsætning bør smelteværket overveje:

• Nuværende Mn-indhold i det smeltede stål
• Mål Mn indholdsområde
• Faktisk renhed af de elektrolytiske manganflager
• Oxidationstab af mangan
• Historisk mangangenvinding
• Mn introduceret af ferromangan, silicomangan og skrot
• Yderligere raffinerings- og reoxidationstab

Elektrolytiske manganflager er særligt nyttige til små sammensætningskorrektioner under LF-raffinering eller andre stadier, hvor målet for mangan er snævert.

Kan mangan fuldføre stålafsvovling?

Mangan kan ikke erstatte slaggeafsvovling.

Efter at have trængt ind i smeltet stål kan mangan kombineres med svovl for at danne MnS, hvilket reducerer den skadelige virkning af FeS med lavt-smeltepunkt-på varm-bearbejdningsydelse. Dens hovedfunktion er at ændre formen af ​​sulfider i stedet for direkte at fjerne svovl fra smeltet stål.

Faktisk afsvovling afhænger stadig af:

• Slag basicitet
• Slaggeoxidationsniveau
• Smeltet stål temperatur
• Slag-stål omrøring
• Forfiningstid
• Slaggevolumen og slagge-stål kontaktforhold

Mangan kan hjælpe med at kontrollere svovl og forbedre varme-arbejdsydelsen, men det kan ikke fuldføre dyb afsvovling af sig selv.

Kan elektrolytiske manganflager bruges som det eneste deoxidationsmiddel til stålfremstilling?

Til produktion, der kræver et lavt slutiltindhold, anvendes elektrolytiske manganflager generelt ikke som det eneste deoxidationsmiddel.

Hovedårsagerne omfatter:

• Mangan har en svagere deoxiderende evne end aluminium
• Højt opløst oxygen får mere mangan til at oxidere til MnO
• Oxiderende slagger kan yderligere reducere mangangenvindingen
• MnO kan blive en del af komplekse indeslutninger
• Efterfølgende reoxidation kan øge iltindholdet igen

Typen af ​​deoxidationsmiddel, additionssekvens, additionsposition og slaggetilstand påvirker alle det endelige deoxidationsresultat og inklusionssammensætning.

Hvorfor bruge elektrolytiske manganflager i stedet for ferromangan?

Ferromangan og silicomangan forbliver velegnet til stor-mangantilsætning i konventionelle stålkvaliteter. Elektrolytiske manganflager er mere egnede, når kulstof-, silicium- og urenhedsopsamling skal kontrolleres nærmere.

Elektrolytiske manganflager er mere egnede, når:

• Kulstofindholdet i stålet bør ikke stige væsentligt
• Overskydende siliciumopsamling bør undgås
• Fosfor, svovl, selen eller andre urenheder er strengt begrænset
• Det endelige Mn-område er snævert
• Sammensætning trimning er påkrævet under det senere raffineringstrin
• Konventionel ferromangan kan ikke opfylde den målkemiske sammensætning

Når en almindelig stålkvalitet kun kræver en stor tilsætning af mangan og kan tolerere de elementer, der indføres af ferromangan, er det muligvis ikke økonomisk nødvendigt at erstatte al ferromangan med elektrolytiske manganflager.

Hvornår skal elektrolytiske manganflager føjes til smeltet stål?

Der er ingen fast tilføjelsestid, der gælder for hvert stålværk. Det faktiske stadie skal bestemmes i henhold til stålkvaliteten, iltindholdet i smeltet stål, slaggens tilstand og tilgængeligt produktionsudstyr.

Tilsætning af elektrolytiske manganflager under tapning

Under tapning kan stålstrømmen hjælpe med at smelte og sprede de elektrolytiske manganflager, hvilket gør dette trin velegnet til relativt store manganjusteringer.

De vigtigste driftsrisici omfatter:

• Højt iltindhold af smeltet stål kan øge mangantabet
• Overskydende konverter eller slagger i elektrisk ovn kan forårsage reoxidation af mangan
• Flager, der lander på slaggeoverfladen, kan oxidere, før de kommer ind i det smeltede stål
• Tidlig tilsætning øger kontakttiden med oxiderende slagger

Slaggekontrol, tilsætningsposition og initialt iltindhold bør derfor kontrolleres, før elektrolytisk mangan tilsættes under tapning.

Tilsætning af elektrolytiske manganflager under LF-raffinering

LF-raffinering er normalt mere egnet til præcis Mn-justering, især efter at den foreløbige deoxidation er afsluttet.

De vigtigste fordele omfatter:

• Tilsætningsmængden kan beregnes ud fra prøveudtagningsresultater
• Iltaktivitet i smeltet stål er normalt lavere end ved tidlig tapning
• Argon-omrøring understøtter smeltning og homogenisering
• Mangangenvinding er lettere at stabilisere
• Det endelige sammensætningsområde er lettere at kontrollere

Der bør gives tilstrækkelig smelte- og omrøringstid, før der tages en ny prøve for at bekræfte sammensætningen.

Små elektrolytiske mangantilsætninger før kontinuerlig støbning

For stålkvaliteter med et snævert endeligt Mn-område kan der foretages en lille korrektion før strengstøbning.

Men tilføjelse for sent kan forårsage:

• Ufuldstændig smeltning af de elektrolytiske manganflager
• Lokaliseret høj Mn-koncentration
• Utilstrækkelig homogeniseringstid
• Urepræsentative prøveudtagningsresultater
• Reduceret genvinding på grund af reoxidation

Jo tættere tilsætningen er på kontinuerlig støbning, jo mere omhyggeligt bør mængden, omrøringstiden og geninspektionsproceduren kontrolleres.

Hvordan beregnes den nødvendige elektrolytiske mangantilsætning?

Den planlagte tilføjelse kan estimeres ved hjælp af en masse-balanceberegning:

For eksempel:

• Smeltet stål vægt: 50 tons
• Nuværende Mn: 0,30 %
• Mål Mn: 0,50 %
• Påkrævet Mn-stigning: 0,20 %
• Elektrolytisk mangan renhed: 99,7%
• Forventet mangangenvinding: 95 %

Den teoretiske planlagte tilføjelse er ca. 106 kg.

Denne beregning skal ikke behandles som et fast tilskud for hver varme. Faktiske produktionsjusteringer bør også overveje:

• Indledende iltindhold i det smeltede stål
• FeO- og MnO-niveauer i slaggen
• Tilføjelsesstadie
• Smeltet stål temperatur
• Omrøringstid
• Historiske gendannelsesdata
• Mn introduceret af andre materialer
• Efterfølgende raffineringstid

Mål-Mn-stigningen er forskellen mellem målværdien og den aktuelle målte værdi, ikke det samlede Mn-indhold i det færdige stål.

Hvilke faktorer reducerer elektrolytisk mangangenvinding?

Mangangenvinding er ikke en fast værdi. Mærkbare udsving kan forekomme mellem varme, selv når der anvendes samme stålkvalitet og elektrolytiske manganspecifikation.

Når genvindingen forbliver under forventningerne, bør smelteværket ikke straks øge tilsætningsmængden for hver varme.

Følgende punkter bør kontrolleres først:

• Om slaggekontrol er stabil
• Om slagge FeO er for høj
• Om flagerne rent faktisk kommer ind i det smeltede stål
• Om tilføjelsestidspunktet er passende
• Om den smeltede ståltemperatur er tilstrækkelig
• Om omrøring og homogeniseringstid er tilstrækkelig

Hvordan påvirker elektrolytiske manganflager indeslutninger i stål?

Elektrolytiske manganflager danner MnO, når de deltager i deoxidation. De skal derfor ikke beskrives som et materiale, der automatisk reducerer alle indeslutninger.

Forskellige deoxidationssystemer kan producere:

• MnO indeslutninger
• MnO-SiO₂ komplekse indeslutninger
• MnO-SiO₂-Al₂O₃ komplekse indeslutninger
• Komplekse indeslutninger forbundet med efterfølgende MnS-udfældning

Under mangan-silicium kombinerede deoxidationsbetingelser kan inklusionssammensætning justeres ved at kontrollere Mn, Si, Al og slaggekemi. Det endelige resultat afhænger også af:

• Indledende iltindhold i det smeltede stål
• Additionssekvens af Mn, Si og Al
• Top-slaggeoxidationsniveau
• Smeltet stål temperatur
• Forfiningstid
• Omrøringsbetingelser
• Om der sker reoxidation

Inklusionskontrol-ydeevne bør ikke kun evalueres ud fra antallet af inkluderinger. Følgende faktorer bør også gennemgås:

• Inklusionssammensætning
• Inklusionsstørrelse
• Inklusionsmorfologi
• Fordeling i stålet
• Agglomerationsadfærd
• Risiko for tilstopning af dyse
• Effekter på støbning, valsning og endelig stålydelse

Hvilke almindelige problemer opstår, når man bruger elektrolytiske manganflager?

Hvorfor er elektrolytisk mangangenvinding lavere end forventet?

Almindelige årsager omfatter højt opløst oxygen, overdreven overførsel af oxiderende slagger, flager, der er tilbage på slaggelaget, uegnet tilsætningstidspunkt og faktisk genvinding, der er lavere end den værdi, der blev brugt i beregningen.

Forbedringsbestræbelser bør fokusere på deoxidationspraksis, slaggekontrol og tilsætningsposition i stedet for kun at øge tilsætningsmængden.

Hvorfor smelter elektrolytiske manganflager ikke fuldstændigt?

Almindelige årsager omfatter:

• Lav temperatur på smeltet stål
• Overdreven enkelt-batchtilsætning
• Utilstrækkelig omrøringsintensitet
• Tilsætningsposition langt fra blotlagt smeltet stål
• Fugtoptagelse eller sammenbagning
• Prøveudtagning for hurtigt efter tilsætning

Problemet kan reduceres ved at tilføje materialet i batcher, forbedre tilsætningspositionen, øge effektiv omrøring og tillade tilstrækkelig homogeniseringstid.

Hvorfor overstiger det endelige Mn-indhold målet?

Mulige årsager omfatter:

• Det oprindelige Mn-indhold blev ikke fratrukket
• Mn introduceret af ferromangan, silicomangan eller skrot blev ignoreret
• Vægten af ​​smeltet stål blev estimeret forkert
• En uegnet forventet genvindingsværdi blev brugt
• Prøveudtagning blev udført før fuld homogenisering
• Den analytiske prøve var ikke repræsentativ

Beregningsgrundlaget, varmevægten og prøveudtagningsproceduren bør kontrolleres, før det konkluderes, at det elektrolytiske manganprodukt forårsagede afvigelsen.

Hvilke urenheder skal kontrolleres i elektrolytiske manganflager?

Indkøbsspecifikationer bør ikke kun undersøge det samlede Mn-indhold. Følgende elementer bør også kontrolleres:

• Kulstof
• Svovl
• Fosfor
• Jern
• Silicium
• Selen

Nogle elektrolytiske manganproduktionsveje kan bruge selen-holdige tilsætningsstoffer. For selen-følsomme stålkvaliteter skal det maksimale Se-indhold skrives ind i købsspecifikationen, med batch-specifikke testresultater påkrævet.

Hvad skal smeltebutikker tjekke, når de køber elektrolytiske manganflager?

Den fysiske tilstand af elektrolytiske manganflager er også vigtig for smelteværket-.

Alvorlig pulverisering, fugtoptagelse, sammenklumpning eller forurening kan påvirke:

• Automatisk fodring
• Vejningsnøjagtighed
• Smeltehastighed
• Tillægstab
• Faktisk genvinding af mangan

Indkøbsspecifikationer bør derfor bekræfte den kemiske sammensætning, flageform, fint stofforhold, fugt-resistent emballage og batchidentifikation.

Hvilke stålkvaliteter er velegnede til elektrolytiske manganflager?

Elektrolytiske manganflager er mere velegnede til:

• Præcis justering af smeltet stål Mn indhold
• Begrænsning af yderligere kulstof- og siliciumopsamling
• Streng kontrol med fosfor, svovl, selen og andre urenheder
• Små sammensætningskorrektioner under senere raffinering
• Produktion af lav-kulstofstål, lav-siliciumstål, rustfrit stål eller speciallegeret stål
• Stålkvaliteter, hvor konventionel ferromangan ikke kan opfylde målsammensætningsvinduet

Elektrolytiske manganflager er muligvis ikke den foretrukne mulighed, når:

• Almindelige stålkvaliteter kræver en stor mangantilsætning
• Stålet kan tåle kulstof og jern introduceret af ferromangan
• Hovedformålet er lav-pris konventionel legering
• Deoxidation, slaggekontrol og genvindingskontrol er ikke stabile
• Hovedkravet er konventionel mangan-silicium deoxidation

Udvælgelsen bør baseres på stål-kvalitetskrav, effektive manganomkostninger, faktisk genvinding og vanskeligheden med at kontrollere den endelige sammensætning.

Hvordan kan smeltebutikker stabilisere den elektrolytiske manganydelse?

Smelteværksteder bør ikke bruge én empirisk genvindingsværdi for hver stålkvalitet og hvert tilsætningstrin.

En mere pålidelig tilgang er at registrere følgende data for hvert heat:

• Smeltet stål vægt
• Indledende Mn indhold
• Mål Mn indhold
• Faktisk elektrolytisk mangantilsætning
• Tilføjelsesstadie
• Smeltet stål temperatur
• Omrøringstid
• Slag FeO eller en anden oxidationsindikator
• Prøveudtagningstid efter tilsætning
• Endeligt Mn indhold
• Faktisk genvinding af mangan

Efter at have akkumuleret data fra flere heats, kan separate gendannelsesmodeller etableres for:

• Tryk på-stadietilføjelser
• LF-forfinende tilføjelser
• Sidste trimning før kontinuerlig støbning
• Forskellige stålkvaliteter
• Forskellige elektrolytiske manganforsyninger

Denne tilgang er mere effektiv til at reducere varme-til-udsving i varmesammensætningen end blot at øge tilsætningsmængden.