Per què el ferromanganès redueix els costos de l'aliatge de fabricació d'acer
El ferromanganès d'alt carboni fa dos treballs alhora a la cullera de fabricació d'acer: millora la qualitat inherent de l'acer i redueix el cost del paquet d'aliatge utilitzat per arribar-hi. El grau conté alts nivells tant de manganès com de carboni, i es carrega com a additiu d'aliatge durant l'aixeta o al cullerot, on augmenta la resistència i la duresa de l'acer acabat alhora que manté el cost per unitat de manganès i millora el resultat econòmic de la calor.
Aquesta combinació és la raó per la qual el ferromanganès d'alt carboni segueix sent l'addició predeterminada de manganès en la fabricació d'acer al carboni i de baix aliatge, fins i tot quan hi ha graus refinats més cars. L'estalvi no és un reclam de màrqueting; es desprèn directament de la química del grau i de la manera com es comporta el manganès a l'acer.
Manganès a l'acer: resistència, duresa i enduriment
El manganès és un dels elements menys costosos que pot augmentar la resistència i la duresa de l'acer. El manganès dissolt augmenta la tempabilitat, el que significa que una determinada secció pot assolir un nivell de resistència requerit amb un contingut de carboni més baix i una velocitat de refredament més suau. Un contingut de carboni més baix al seu torn millora la soldabilitat i la resistència a baixa temperatura, de manera que l'addició de manganès adquireix propietats mecàniques que, d'altra manera, requeririen més carboni o una ruta d'aliatge més costosa.
En els acers al carboni i els acers de baix aliatge, el manganès és també l'element que lliga el sofre residual i evita que ocasioni problemes durant la laminació. Com que la taxa d'addició necessària per assolir un objectiu de força donat és petita, el cost de la unitat de manganès es manté en una part menor del cost total de l'aliatge, que és exactament el que fa que un portador de manganès de baix cost sigui tan valuós.
Control i desoxidació del sofre
El manganès es combina amb el sofre per formar sulfur de manganès, i aquesta reacció és la que impedeix que el sofre formi pel·lícules de sulfur de ferro de baixa fusió al llarg dels límits del gra. Aquestes pel·lícules són la causa clàssica d'esquerdes en calent i defectes de vora durant la laminació en calent, de manera que l'addició de manganès protegeix el rendiment i la qualitat. Les inclusions de sulfur que es formen també són més favorables a la mecanització que els tipus d'inclusió alternatius.
El manganès és un desoxidant més suau que el silici o l'alumini, però encara elimina part de la càrrega d'oxigen abans que s'afegeixin els desoxidants més forts. El silici que transporta el ferromanganès d'alt carboni funciona en la mateixa direcció, de manera que part del cost de l'aliatge es recupera efectivament com a estalvi en addicions de desoxidació separades.
D'on prové realment l'estalvi de costos
L'estalvi té tres fonts separades i es composen. En primer lloc, els graus d'alt carboni són l'addició de manganès menys refinada produïda a escala, de manera que tenen el preu més baix per tona d'aliatge. En segon lloc, la recuperació és alta perquè l'aliatge es dissol fàcilment a la cullera i es perd poc material a la capa o als grumolls no dissolts quan el dimensionament és correcte. En tercer lloc, el carboni i el silici que aporta el grau no són contaminants en les escalfes d'acer al carboni; substitueixen elements que, d'altra manera, s'haurien d'afegir per separat.
Els graus alts de carboni solen portar entre un 65% i un 82% de manganès, mentre que els graus baixos de carboni arriben entre un 85% i un 92%. La bretxa de contingut entre les dues famílies és modesta, però la diferència de preu per tona és molt més àmplia, perquè refinar el carboni de l'aliatge consumeix oxigen addicional i redueix la recuperació de manganès. Com a resultat, el cost per quilogram de manganès contingut és més baix per a la família d'alts continguts de carboni, i augmenta constantment a mesura que s'endureix l'especificació de carboni. El metall electrolític de manganès, l'opció més pura, es troba a la part superior d'aquesta escala i només es justifica quan el sostre de carboni no deixa cap alternativa.
Qualificacions, formularis de producte i selecció de qualificacions
A la taula següent s'enumeren els graus representatius de les famílies de carboni baix, mitjà i alt, de manera que es pot veure d'un cop d'ull la compensació-entre el contingut de manganès, el nivell de carboni i el preu. Les famílies de grau segueixen l'estàndard nacional xinès per al ferromanganès, GB/T 3795.
| Família | Grau | Mn (%) | C (%) màx | Si (%) | P (%) a / b | S (%) màx |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Baix en carboni | FeMn88C0.2 | 85.0-92.0 | 0.2 | 1.0-2.0 | 0.10 / 0.30 | 0.02 |
| Carboni mitjà | FeMn78C2.0 | 75.0-82.0 | 2.0 | 1.5-2.5 | 0.20 / 0.40 | 0.03 |
| Alt carboni | FeMn78C8.0 | 70.0-82.0 | 8.0 | 1.5-2.5 | 0.20 / 0.33 | 0.03 |
| Alt carboni | FeMn74C7.5 | 70.0-77.0 | 7.5 | 2.0-3.0 | 0.25 / 0.38 | 0.03 |
| Alt carboni | FeMn68C7.0 | 65.0-72.0 | 7.0 | 2.5-4.5 | 0.25 / 0.40 | 0.03 |
La forma del producte importa tant com la qualificació. Els trossos són l'opció convencional per a l'addició de cullerots alimentats manualment o amb grua, mentre que els pellets flueixen molt millor en sistemes automàtics de pesatge i alimentació i es dissolen més ràpidament un cop entren a la fosa. Les dues formes es produeixen a partir de les mateixes calors, de manera que l'elecció és una qüestió de manipulació més que metal·lúrgica, però afecta la recuperació i, per tant, el cost real per unitat de manganès lliurat a l'acer.
La llista de verificació següent s'aplica a qualsevol decisió de grau en la fabricació d'acer al carboni.
Estableix primer el sostre de carboni de l'acer, ja que decideix si es pot utilitzar un grau alt de carboni.
Calculeu l'addició de manganès necessària en quilograms per tona d'acer i, a continuació, fixeu el preu dels graus sobre una base de manganès contingut.
Comproveu el límit de fòsfor amb la taula de graus i trieu una columna on l'especificació d'acer sigui exigent.
Trieu trossos o pellets segons com es pesarà i alimentarà l'addició.
Acordeu el rang de mida perquè les fines i els grumolls sobredimensionats no erosionin la recuperació.
Confirmeu el formulari, la designació del grau i l'embalatge al certificat de la fàbrica i als documents d'enviament.
Preguntes freqüents
P: Com el ferromanganès d'alt carboni redueix els costos de l'aliatge?
És l'addició de manganès menys refinada produïda a escala, de manera que té el preu més baix per tona, i el seu contingut de carboni i silici substitueix les addicions que d'altra manera es necessitarien en una calor d'acer al carboni.
P: L'addició de manganès redueix la qualitat de l'acer?
No. El manganès augmenta la resistència i la duresa, millora la tempabilitat i controla el sofre, de manera que l'efecte de qualitat és positiu sempre que els límits de carboni i fòsfor del grau s'adaptin a l'acer que es fa.
P: Quin grau s'utilitza més en la fabricació d'acer al carboni?
Graus alts de carboni com ara FeMn78C8.0, FeMn74C7.5 i FeMn68C7.0, perquè donen el cost més baix per quilogram de manganès contingut.
P: Quan s'ha d'utilitzar un grau baix en carboni?
Quan l'especificació d'acer estableix un sostre de carboni ajustat, per exemple en graus baixos en carboni i inoxidable, de manera que la recollida de carboni de l'aliatge s'ha de minimitzar.
P: Els pellets i els trossos es comporten de manera diferent a la cullera?
Els pellets flueixen millor en els sistemes d'alimentació automàtica i es dissolen més ràpidament, mentre que els trossos són la forma convencional per a l'addició manual o amb grua; tots dos provenen de les mateixes calors.
P: Per què el manganès protegeix el rendiment durant el rodatge?
Es combina amb sofre per formar sulfur de manganès, que evita que les pel·lícules de sulfur de ferro de baixa fusió es formin als límits del gra i provoquin esquerdes en calent.