Welche Funktionen haben Manganmetallbarren bei der Stahlherstellung?

Manganbarrenwerden mit hochreinem Mangan (Mn) als Kernkomponente hergestellt:

 Zusammensetzungsbereich: Mn größer oder gleich 95 % (Mn95-Sorte), Mn größer oder gleich 97 % (Mn97-Sorte), Mn größer oder gleich 99 % (Mn99-Qualität), Verunreinigungen C kleiner oder gleich 0,1 %, S kleiner oder gleich 0,05 %, P kleiner oder gleich 0,04 %, Fe kleiner oder gleich 2,0 %;

 Physikalische Eigenschaften:Schmelzpunkt 1244 Grad, Dichte 7,43 g/cm³, silbergraue Klumpen (10–50 mm), relativ spröde bei Raumtemperatur, hoch chemisch aktiv bei hohen Temperaturen, mit reduzierender Wirkung, die nur von Kalzium, Aluminium und Silizium übertroffen wird;

 Kernvorteile:Starker synergistischer Effekt bei der Desoxidation und Entschwefelung, hohe Legierungseffizienz, 30 %-40 % niedrigere Kosten als Silizium--Kalziumlegierungen, geeignet für die Stahlproduktion im großen Maßstab.

(1) Desoxidationsfunktion: Milde Reduktion und Einschlussoptimierung

Manganmetallbarren werden üblicherweise als „mildes Desoxidationsmittel“ bei der Stahlherstellung verwendet, um eine übermäßige Desoxidation zu vermeiden, die zum Sieden des geschmolzenen Stahls führen könnte, und gleichzeitig die Morphologie der Einschlüsse zu optimieren:

Kernreaktionsmechanismus:

Mn + FeO → MnO + Fe (spontane Reaktion in geschmolzenem Stahl bei 1500-1600 Grad). Das erzeugte MnO hat eine geringere Dichte als der geschmolzene Stahl und lässt sich leicht aufschwemmen und mit der Schlacke entfernen; Darüber hinaus kann MnO mit SiO₂ und Al₂O₃ Verbundschlacken mit niedrigem Schmelzpunkt (Schmelzpunkt 1200-1300 Grad) bilden, wodurch die Entfernungseffizienz von Desoxidationsprodukten weiter verbessert wird.

Quantitativer Desoxidationseffekt:

Durch die Zugabe von 0,2–0,5 % (Sorte Mn97) kann der Sauerstoffgehalt von geschmolzenem Stahl von 80–100 ppm auf 40–60 ppm gesenkt werden, wodurch eine Desoxidationseffizienz von ... 37.5 %–50 % erreicht wird;

Vergleichsvorteile:

Schwächere Reduktionskraft als Aluminium und Silizium, verhindert heftiges Sieden von geschmolzenem Stahl und erhöht gleichzeitig die Desoxidationseffizienz von Silizium und Aluminium um 10–15 %, wodurch die Aggregation von Einschlüssen vermieden wird, die durch die alleinige Verwendung von Silizium und Aluminium verursacht wird;

(2) Entschwefelungsfunktion: Stabile Entschwefelung und Unterdrückung der Heißsprödigkeit

Manganmetallklumpen reduzieren den Schwefelgehalt im Stahl, indem sie stabile Verbindungen mit Schwefel bilden und so Heißsprödigkeitsfehler vermeiden:

Kernreaktionsmechanismus:

Mn + FeS → MnS + Fe, das erzeugte MnS hat einen Schmelzpunkt von 1610 Grad und eine Löslichkeit von nur 0,0003 % (in geschmolzenem Stahl), ist in geschmolzenem Stahl nahezu unlöslich und schwimmt leicht zur Schlacke zur Entfernung;

Quantitativer Entschwefelungseffekt:

Durch die Zugabe von 0,3 % bis 0,8 % (Sorte Mn97) kann der Schwefelgehalt von geschmolzenem Stahl von 0,05 % bis 0,08 % auf 0,02 % bis 0,03 % gesenkt werden, wodurch eine Entschwefelungsrate von ... 40 % bis 75 % erreicht wird; Kernwert: Unterdrückt effektiv die Heißsprödigkeit in Stahl, reduziert die Rissrate während der Warmumformung (Walzen, Schmieden) von 1,2 % auf 0,3 % und verbessert die Verarbeitungsplastizität;

Synergistische Vorteile:

Bei Verwendung in Verbindung mitCalcium-Silizium-Legierungen, kann die Entschwefelungsrate auf über 80 % erhöht werden, wodurch die Produktionsanforderungen von Stahl mit niedrigem -Schwefelgehalt (S kleiner oder gleich 0,01 %) erfüllt werden.

(3) Legierungsfunktion: Leistungssteigerung und Mikrostrukturoptimierung

Mandac ist eines der wichtigsten Legierungselemente bei der Stahlherstellung. Durch die Festigung der festen Lösung und die Verfeinerung der Mikrostruktur werden die mechanischen Eigenschaften von Stahl umfassend verbessert:

 Kernstärkungsmechanismus:

Stärkung der festen Lösung:Manganatome integrieren sich in die Ferrit- und Perlitgitter, was zu Gitterverzerrungen führt, die Versetzungsbewegung behindert und die Festigkeit und Härte des Stahls verbessert.

Mikrostrukturverfeinerung:Mangan senkt die Phasenumwandlungstemperatur von Stahl, verfeinert Perlitkörner und verbessert die Zähigkeit und Verschleißfestigkeit des Stahls;

 Quantitative Leistungsverbesserung:

Niedriglegierter Baustahl (Q355):Durch die Zugabe von 0,8–1,7 % Mn97-Manganbarren wird die Zugfestigkeit von 345 MPa auf 410–450 MPa erhöht, die Streckgrenze steigt um 20–30 % und die Schlagzähigkeit (-20 Grad) beträgt mindestens 60 J/cm²;

Verschleiß-Beständiger Stahl (NM450):Durch Zugabe von 1,5–2,0 % Manganbarren in Kombination mit Kohlenstoffelementen zur Bildung von Mn₃C erhöht die harte Phase die Härte (HRC) des Stahls von 25 auf 45–50 und verbessert die Verschleißfestigkeit um 40–60 %.

Federstahl (60Si2Mn):Die Zugabe von 0,7–1,0 % Manganbarren verbessert die Härtbarkeit und Elastizitätsgrenze des Stahls und erhöht die Ermüdungslebensdauer um 30–50 %.

 Herstellung von niedrig-legiertem hoch-Stahl

Geeignete Stahlsorten:Q355, Q420, Q690 usw., die mehr als 40 % des gesamten Einsatzes von Manganbarren ausmachen;

Prozesskompatibilität:Zugesetzt in der späteren Phase der Konverter-/Elektroofen-Stahlherstellung (10–50 mm Blockform), Zugabemenge 0,5–1,7 %, Manganrückgewinnungsrate 90–95 %;

 Herstellung von verschleißfestem Stahl und Stahl für Maschinenbau

Geeignete Stahlsorten:NM360, NM450, 15MnVN usw.;
Quantitative Parameter:Fügen Sie 1,0 % bis 2,0 % Mn97-Manganbarren hinzu, die Zugfestigkeit des Stahls ist größer oder gleich 1000 MPa und die Verschleißfestigkeit entspricht den Anforderungen technischer Maschinen (Baggerschaufelzähne, Brecherauskleidungen);

 Herstellung von Federstahl und Wälzlagerstahl

Geeignete Stahlsorten:60Si2Mn, 50CrVA, GCr15 =usw.;

Kernanforderungen:Es müssen hochreine metallische Manganbarren der Güteklasse Mn99 (Verunreinigungen C kleiner oder gleich 0,05 %, P kleiner oder gleich 0,03 %) ausgewählt werden, um zu vermeiden, dass Verunreinigungen die Elastizität und Ermüdungslebensdauer des Stahls beeinträchtigen;

Quantitativer Effekt:Bei Zugabe von 0,7 % bis 1,2 % Mn99-Produkten ist die Elastizitätsgrenze von Federstahl größer oder gleich 1200 MPa und die Kontaktermüdungslebensdauer von Lagerstahl größer oder gleich dem 10⁷-fachen;

 Modernisierung der Produktion von gewöhnlichem Kohlenstoffstahl

Geeignete Stahlsorten:Q235, Q255 usw.;

Anwendungswert:Durch die Zugabe von 0,2–0,5 % metallischen Manganbarren der Qualität Mn95 kann die Zugfestigkeit von gewöhnlichem Kohlenstoffstahl von 235 MPa auf 270–290 MPa erhöht werden, wodurch die Festigkeitsanforderungen von Bau- und mechanischen Strukturbauteilen erfüllt werden.

(1) Kernklassen- und Anwendungsanpassungstabelle

(2) Kernauswahlprinzip

Leistungspriorität: Hochwertiger Stahl (Federstahl, Lagerstahl) Mn99-Sorte sorgt für hohe Reinheit und geringe Verunreinigungen;
Kostenbilanz: Die Sorte Mn97 wird für gewöhnlichen Stahl und niedriglegierten Stahl ausgewählt, um Leistung und Kosten in Einklang zu bringen.
Kostenpriorität: Die Mn95-Sorte wird für Kohlenstoffstahl mit geringem -Anforderungsniveau ausgewählt, um die Rohstoffkosten zu kontrollieren.