Risposta diretta: Scaglie di manganese elettroliticopuò partecipare alla disossidazione dell'acciaio aumentando il contenuto di manganese dell'acciaio fuso. Tuttavia, normalmente non vengono utilizzati come unico disossidante profondo. Nella maggior parte dei forni di fusione vengono utilizzati insieme a silicio, alluminio o altri elementi disossidanti. Il loro valore principale risiede nella precisa regolazione del manganese con aggiunte limitate di carbonio, silicio, fosforo, zolfo e altre aggiunte indesiderate.
Che ruolo svolgono le scaglie elettrolitiche di manganese nella disossidazione della produzione dell'acciaio?
Dopo essere state aggiunte all'acciaio fuso, le scaglie di manganese elettrolitiche svolgono solitamente tre funzioni:
1.Partecipazione alla disossidazione dell'acciaio fuso
2.Regolazione del contenuto finale di manganese
3.Cambiare la forma in cui lo zolfo è presente nell'acciaio
In che modo il manganese elettrolitico partecipa alla disossidazione dell'acciaio fuso?
Dopo che il manganese entra nell'acciaio fuso, può reagire con l'ossigeno disciolto:
L'MnO generato può entrare nelle scorie o combinarsi con ossidi come SiO₂ e Al₂O₃ per formare inclusioni complesse.
Tuttavia, il manganese non è un forte elemento disossidante. Rispetto all’alluminio, il manganese ha una capacità limitata di ridurre l’ossigeno disciolto se usato da solo. Per i tipi di acciaio che richiedono un basso contenuto finale di ossigeno, i forni di fusione utilizzano comunemente uno dei seguenti approcci:
- Disossidazione combinata con manganese e silicio
- Disossidazione profonda con alluminio prima della regolazione del manganese
- Rifilatura finale del manganese con scaglie di manganese elettrolitiche
Il valore pratico delle scaglie di manganese elettrolitiche è quindi quello di partecipare alla disossidazione aumentando precisamente il manganese, piuttosto che completare da soli l'intero processo di disossidazione.
In che modo i fiocchi elettrolitici di manganese regolano il contenuto finale di Mn?
Manganesequello non ossidato si dissolve nell'acciaio fuso e aumenta il contenuto finale di Mn.
Nel calcolare l'aggiunta richiesta, l'acciaieria dovrebbe considerare:
- Contenuto attuale di Mn dell'acciaio fuso
- Intervallo di contenuti target Mn
- Purezza effettiva delle scaglie di manganese elettrolitiche
- Perdita per ossidazione del manganese
- Recupero storico del manganese
- Mn introdotto da ferromanganese, silicomanganese e rottami
- Ulteriori perdite di raffinazione e riossidazione
Le scaglie di manganese elettrolitico sono particolarmente utili per piccole correzioni della composizione durante la raffinazione LF o altre fasi in cui l'intervallo di manganese target è ristretto.
Il manganese può completare la desolforazione dell'acciaio?
Il manganese non può sostituire la desolforazione delle scorie.
Dopo essere entrato nell'acciaio fuso, il manganese può combinarsi con lo zolfo per formare MnS, riducendo l'effetto dannoso del FeS a basso-punto di fusione-sulle prestazioni di lavorazione-a caldo. La sua funzione principale è quella di modificare la forma dei solfuri piuttosto che rimuovere direttamente lo zolfo dall'acciaio fuso.
La desolforazione effettiva dipende ancora da:
- Basicità della scoria
- Livello di ossidazione delle scorie
- Temperatura dell'acciaio fuso
- Agitazione scorie-acciaio
- Tempo di raffinazione
- Volume delle scorie e condizioni di contatto scorie-acciaio
Il manganese può aiutare a controllare lo zolfo e a migliorare le-prestazioni nel funzionamento a caldo, ma non può completare da solo la desolforazione profonda.
Le scaglie di manganese elettrolitico possono essere utilizzate come unico disossidante per la produzione dell'acciaio?
Per la produzione che richiede un basso contenuto finale di ossigeno, le scaglie di manganese elettrolitico non vengono generalmente utilizzate come unico disossidante.
I motivi principali includono:
- Il manganese ha una capacità disossidante più debole dell'alluminio
- Un elevato livello di ossigeno disciolto fa sì che più manganese si ossidi in MnO
- Le scorie ossidanti possono ridurre ulteriormente il recupero del manganese
- MnO può diventare parte di inclusioni complesse
- La successiva riossidazione può aumentare nuovamente il contenuto di ossigeno
| Obiettivo di produzione | Approccio terapeutico comune |
|---|---|
| Riduzione iniziale dell'ossigeno dell'acciaio fuso | Disossidazione combinata con manganese e silicio |
| Raggiungimento di un basso contenuto finale di ossigeno | Alluminio o un altro forte disossidante |
| Regolazione precisa del contenuto finale di Mn | Aggiunta di scaglie di manganese elettrolitiche |
| Riduzione dell'assorbimento di carbonio e silicio | Sostituzione di parte del ferromanganese o del silicomanganese con manganese elettrolitico di elevata purezza- |
| Regolazione della composizione dell'inclusione | Controllo coordinato di Mn, Si, Al e pratica delle scorie |
Il tipo di disossidante, la sequenza di aggiunta, la posizione dell'aggiunta e la condizione delle scorie influenzano tutti il risultato finale della disossidazione e la composizione dell'inclusione.
Perché utilizzare scaglie di manganese elettrolitico invece di ferromanganese?
Ferromanganese e silicomanganese rimangono adatti per l'aggiunta di manganese su larga scala-nelle qualità di acciaio convenzionali. Le scaglie di manganese elettrolitico sono più adatte quando la cattura di carbonio, silicio e impurità deve essere controllata più da vicino.
| Elemento di confronto | Scaglie di manganese elettrolitico | Ferromanganese |
|---|---|---|
| Contenuto di manganese | Manganese metallico di elevata-purezza | Lega composta principalmente da manganese e ferro |
| Pickup in carbonio | Solitamente basso | Dipende dal grado di carbonio ad alto-, medio- o basso-carbonio |
| Pickup in silicio | Solitamente basso | Dipende dal grado di ferrolega selezionato |
| Precisione della regolazione | Adatto per piccole e precise regolazioni del manganese | Adatto per leghe su larga scala- |
| Applicazioni comuni | Acciaio speciale, acciaio a basso-carbonio, acciaio a basso-silicio e finestre a composizione stretta | Acciai al carbonio ordinari e acciai convenzionali |
| Considerazione sui costi | Valutato in base al valore di controllo della purezza, del recupero e della composizione | Solitamente più economico per l'aggiunta convenzionale di manganese sfuso |
Le scaglie di manganese elettrolitico sono più adatte quando:
- Il contenuto di carbonio dell'acciaio non dovrebbe aumentare in modo significativo
- Dovrebbe essere evitato un eccesso di prelievo di silicio
- Fosforo, zolfo, selenio o altre impurità sono strettamente limitate
- L'intervallo finale di Mn è ristretto
- La rifinitura della composizione è necessaria durante la successiva fase di raffinazione
- Il ferromanganese convenzionale non può soddisfare la composizione chimica target
Quando un tipo di acciaio ordinario richiede solo una grande aggiunta di manganese e può tollerare gli elementi introdotti dal ferromanganese, la sostituzione di tutto il ferromanganese con scaglie di manganese elettrolitico potrebbe non essere economicamente necessaria.
Quando dovrebbero essere aggiunte le scaglie di manganese elettrolitico all'acciaio fuso?
Non esiste un tempo aggiuntivo fisso applicabile a ogni acciaieria. La fase effettiva dovrebbe essere determinata in base al tipo di acciaio, al contenuto di ossigeno dell'acciaio fuso, alle condizioni delle scorie e alle attrezzature di produzione disponibili.
Aggiunta di scaglie di manganese elettrolitico durante la maschiatura
Durante la spillatura, il flusso di acciaio può aiutare a sciogliere e disperdere le scaglie di manganese elettrolitiche, rendendo questa fase adatta per aggiustamenti del manganese relativamente grandi.
I principali rischi operativi includono:
- Un elevato contenuto di ossigeno nell'acciaio fuso può aumentare la perdita di manganese
- Il trascinamento eccessivo delle scorie del convertitore o del forno elettrico può causare la riossidazione del manganese
- Le scaglie che cadono sulla superficie delle scorie possono ossidarsi prima di entrare nell'acciaio fuso
- L'aggiunta anticipata aumenta il tempo di contatto con le scorie ossidanti
Il controllo delle scorie, la posizione di aggiunta e il contenuto iniziale di ossigeno devono pertanto essere controllati prima di aggiungere manganese elettrolitico durante la spillatura.
Aggiunta di scaglie di manganese elettrolitiche durante la raffinazione LF
La raffinazione LF è solitamente più adatta per una regolazione precisa del Mn, soprattutto dopo che è stata completata la disossidazione preliminare.
I principali vantaggi includono:
- La quantità aggiunta può essere calcolata dai risultati del campionamento
- L'attività dell'ossigeno nell'acciaio fuso è solitamente inferiore rispetto alla prima spillatura
- L'agitazione dell'argon supporta la fusione e l'omogeneizzazione
- Il recupero del manganese è più facile da stabilizzare
- L'intervallo di composizione finale è più facile da controllare
È necessario prevedere un tempo di fusione e agitazione sufficiente prima di prelevare un altro campione per confermare la composizione.
Piccole aggiunte di finiture elettrolitiche al manganese prima della colata continua
Per i gradi di acciaio con un intervallo finale Mn ristretto, è possibile apportare una piccola correzione prima della colata continua.
Tuttavia, l'aggiunta troppo tardi può causare:
- Fusione incompleta delle scaglie di manganese elettrolitiche
- Elevata concentrazione localizzata di Mn
- Tempo di omogeneizzazione insufficiente
- Risultati del campionamento non rappresentativi
- Recupero ridotto a causa della riossidazione
Quanto più l'aggiunta si avvicina alla colata continua, tanto più attentamente dovranno essere controllati la quantità, il tempo di agitazione e la procedura di riispezione.
Come viene calcolata l'aggiunta elettrolitica di manganese richiesta?
L'aggiunta pianificata può essere stimata utilizzando un calcolo del bilancio di massa-:
= Peso dell'acciaio fuso (t) × aumento del Mn target (%) × 10
÷ Purezza elettrolitica del manganese
÷ Recupero previsto del manganese
Per esempio:
- Peso dell'acciaio fuso: 50 tonnellate
- Mn attuale: 0,30%
- Obiettivo Mn: 0,50%
- Incremento Mn richiesto: 0,20%
- Purezza elettrolitica del manganese: 99,7%
- Recupero previsto del manganese: 95%
L'aggiunta teorica prevista è di circa 106 kg.
Questo calcolo non deve essere trattato come un'aggiunta fissa per ogni batteria. Gli effettivi aggiustamenti della produzione dovrebbero anche considerare:
- Contenuto iniziale di ossigeno dell'acciaio fuso
- Livelli di FeO e MnO nelle scorie
- Fase di aggiunta
- Temperatura dell'acciaio fuso
- Tempo di agitazione
- Dati storici di recupero
- Mn introdotto da altri materiali
- Successivo tempo di raffinazione
L'aumento target di Mn è la differenza tra il valore target e il valore misurato corrente, non il contenuto totale di Mn dell'acciaio finito.
Quali fattori riducono il recupero elettrolitico del manganese?
Il recupero del manganese non è un valore fisso. Possono verificarsi notevoli fluttuazioni tra le colate anche quando vengono utilizzati lo stesso tipo di acciaio e la stessa specifica elettrolitica di manganese.
| Fattore operativo | Possibile effetto |
|---|---|
| Elevata quantità di ossigeno disciolto nell'acciaio fuso | Più manganese viene ossidato in MnO |
| Scorie di riporto fortemente ossidanti | Il manganese viene riossidato e il recupero diminuisce |
| Elevato contenuto di FeO nelle scorie | Aumenta la perdita per ossidazione del manganese |
| I fiocchi cadono su uno spesso strato di scorie | Il materiale può ossidarsi prima di entrare nell'acciaio fuso |
| Bassa temperatura dell'acciaio fuso | La fusione e la diffusione diventano più lente |
| Tempo di agitazione insufficiente | La composizione rimane irregolare e i risultati dei campioni fluttuano |
| Aggiunta troppo presto | Il tempo di contatto con le scorie ossidanti aumenta |
| Aggiunta troppo tardi | Tempo insufficiente per la fusione e l'omogeneizzazione |
| Stima errata del peso dell'acciaio fuso | Errore sistematico nell'addizione calcolata |
| Purezza EMM fluttuante | Il contenuto finale di Mn diventa meno coerente |
Quando il recupero rimane al di sotto delle aspettative, l'impianto di fusione non dovrebbe aumentare immediatamente la quantità aggiunta per ogni riscaldamento.
Innanzitutto è necessario verificare i seguenti punti:
- Se il controllo delle scorie è stabile
- Se le scorie FeO sono troppo alte
- Se le scaglie entrano effettivamente nell'acciaio fuso
- Se il momento dell'aggiunta è appropriato
- Se la temperatura dell'acciaio fuso è sufficiente
- Se i tempi di agitazione e omogeneizzazione sono adeguati
In che modo le scaglie elettrolitiche di manganese influiscono sulle inclusioni nell'acciaio?
Le scaglie di manganese elettrolitico formano MnO quando partecipano alla disossidazione. Non dovrebbero quindi essere descritti come un materiale che riduce automaticamente tutte le inclusioni.
Diversi sistemi di disossidazione possono produrre:
- Inclusioni di MnO
- Inclusioni complesse MnO-SiO₂
- Inclusioni complesse di MnO-SiO₂-Al₂O₃
- Inclusioni complesse associate alla successiva precipitazione di MnS
In condizioni di disossidazione combinata manganese-silicio, la composizione delle inclusioni può essere regolata controllando la chimica di Mn, Si, Al e scorie. Il risultato finale dipende anche da:
- Contenuto iniziale di ossigeno dell'acciaio fuso
- Sequenza di addizione di Mn, Si e Al
- Livello di ossidazione delle scorie massimo-
- Temperatura dell'acciaio fuso
- Tempo di raffinazione
- Condizioni di agitazione
- Se si verifica la riossidazione
Le prestazioni del controllo-di inclusione non devono essere valutate solo in base al numero di inclusioni. Dovrebbero essere esaminati anche i seguenti fattori:
- Composizione dell'inclusione
- Dimensione dell'inclusione
- Morfologia delle inclusioni
- Distribuzione all'interno dell'acciaio
- Comportamento di agglomerazione
- Rischio di intasamento degli ugelli
- Effetti sulla fusione, laminazione e sulle prestazioni finali dell'acciaio
Quali problemi comuni si verificano quando si utilizzano scaglie di manganese elettrolitiche?
Perché il recupero elettrolitico del manganese è inferiore al previsto?
Le cause più comuni includono un elevato livello di ossigeno disciolto, un eccessivo trascinamento di scorie ossidanti, scaglie rimanenti sullo strato di scorie, tempi di aggiunta inadeguati e un recupero effettivo inferiore al valore utilizzato nel calcolo.
Gli sforzi di miglioramento dovrebbero concentrarsi sulla pratica della disossidazione, sul controllo delle scorie e sulla posizione delle aggiunte anziché limitarsi ad aumentare la quantità di aggiunta.
Perché le scaglie di manganese elettrolitico non si sciolgono completamente?
Le cause comuni includono:
- Bassa temperatura dell'acciaio fuso
- Aggiunta eccessiva di singoli-batch
- Intensità di agitazione insufficiente
- Posizione dell'aggiunta lontana dall'acciaio fuso esposto
- Assorbimento o incrostazione di umidità
- Campionamento troppo presto dopo l'aggiunta
Il problema può essere ridotto aggiungendo il materiale in lotti, migliorando la posizione di aggiunta, aumentando l'agitazione efficace e consentendo un tempo di omogeneizzazione sufficiente.
Perché il contenuto finale Mn supera l'obiettivo?
Le possibili cause includono:
- Il contenuto originale di Mn non è stato detratto
- Il Mn introdotto dal ferromanganese, dal silicomanganese o dai rottami è stato ignorato
- Il peso dell'acciaio fuso è stato stimato in modo errato
- È stato utilizzato un valore di recupero atteso non idoneo
- Il campionamento è stato eseguito prima della completa omogeneizzazione
- Il campione analitico non era rappresentativo
La base di calcolo, il peso termico e la procedura di campionamento devono essere controllati prima di concludere che il prodotto elettrolitico di manganese abbia causato la deviazione.
Quali impurità dovrebbero essere controllate nelle scaglie di manganese elettrolitico?
Le specifiche di appalto non dovrebbero esaminare solo il contenuto totale di Mn. Dovrebbero essere controllati anche i seguenti elementi:
- Carbonio
- Zolfo
- Fosforo
- Ferro
- Silicio
- Selenio
Alcuni processi di produzione elettrolitica del manganese possono utilizzare additivi contenenti selenio-. Per i gradi di acciaio sensibili al selenio-, il contenuto massimo di Se deve essere scritto nelle specifiche di acquisto, con i risultati dei test specifici del lotto- richiesti.
Cosa dovrebbero controllare le fonderie quando acquistano scaglie di manganese elettrolitiche?
| Elemento di ispezione | Informazioni da confermare |
|---|---|
| Contenuto Mn | Percentuale minima di manganese |
| Contenuto di carbonio | Contenuto massimo di C consentito |
| Contenuto di zolfo | Contenuto massimo consentito di S |
| Contenuto di fosforo | Contenuto P massimo consentito |
| Contenuto di ferro | Contenuto massimo di Fe consentito |
| Contenuto di silicio | Contenuto massimo di Si consentito |
| Contenuto di selenio | Contenuto massimo di Se consentito per i gradi di acciaio sensibili |
| Forma fisica | Dimensioni, spessore e rapporto fini delle scaglie |
| Condizioni superficiali | Ossidazione grave, contaminazione da olio o materiale estraneo |
| Umidità | Imballaggio interno in materiale asciutto e resistente all'umidità- |
| Consistenza del lotto | COA indipendente per ogni lotto di produzione |
| Metodo di imballaggio | Sacchi da tonnellate, rivestimenti interni, pallet ed etichette |
| Requisiti di ispezione | Test in fabbrica o ispezione-di terze parti |
Anche le condizioni fisiche delle scaglie di manganese elettrolitiche sono importanti per il funzionamento dell'impianto di fusione.
Una grave polverizzazione, assorbimento di umidità, incrostazioni o contaminazione possono influenzare:
- Alimentazione automatica
- Precisione della pesatura
- Velocità di fusione
- Perdita aggiuntiva
- Recupero effettivo del manganese
Le specifiche di approvvigionamento dovrebbero pertanto confermare la composizione chimica, la forma delle scaglie, il rapporto dei fini, l'imballaggio resistente all'umidità- e l'identificazione del lotto.
Quali qualità di acciaio sono adatte per le scaglie di manganese elettrolitiche?
Le scaglie di manganese elettrolitico sono più adatte per:
- Regolazione precisa del contenuto di Mn dell'acciaio fuso
- Limitazione della raccolta aggiuntiva di carbonio e silicio
- Controllo rigoroso di fosforo, zolfo, selenio e altre impurità
- Piccole correzioni compositive durante la successiva raffinazione
- Produzione di acciaio a basso-carbonio, acciaio a basso-silicio, acciaio inossidabile o acciaio legato speciale
- Gradi di acciaio in cui il ferromanganese convenzionale non può soddisfare la finestra di composizione target
Le scaglie di manganese elettrolitiche potrebbero non essere l’opzione preferita quando:
- I tipi di acciaio ordinari richiedono una grande aggiunta di manganese
- L'acciaio può tollerare il carbonio e il ferro introdotti dal ferromanganese
- L'obiettivo principale è la lega convenzionale a basso-costo
- La disossidazione, il controllo delle scorie e il controllo del recupero non sono stabili
- Il requisito principale è la disossidazione convenzionale del manganese-silicio
La selezione dovrebbe basarsi sui requisiti della qualità dell'acciaio-, sul costo effettivo del manganese, sul recupero effettivo e sulla difficoltà del controllo della composizione finale.
In che modo le acciaierie possono stabilizzare le prestazioni del manganese elettrolitico?
Gli impianti di fusione non dovrebbero utilizzare un valore di recupero empirico per ogni qualità di acciaio e ogni fase di aggiunta.
Un approccio più affidabile consiste nel registrare i seguenti dati per ciascuna batteria:
- Peso dell'acciaio fuso
- Contenuto iniziale di Mn
- Contenuto target Mn
- Aggiunta effettiva di manganese elettrolitico
- Fase di aggiunta
- Temperatura dell'acciaio fuso
- Tempo di agitazione
- Scorie FeO o un altro indicatore di ossidazione
- Tempo di campionamento dopo l'aggiunta
- Contenuto finale Mn
- Recupero effettivo del manganese
Dopo aver accumulato dati da più batterie, è possibile stabilire modelli di recupero separati per:
- Toccando-aggiunte fase
- LF-addizioni di perfezionamento
- Rifilatura finale prima della colata continua
- Diversi gradi di acciaio
- Diversi lotti di fornitura di manganese elettrolitico
Questo approccio è più efficace per ridurre le fluttuazioni della composizione del calore-a-calore piuttosto che aumentare semplicemente la quantità aggiunta.
Hai bisogno di confermare le scaglie di manganese elettrolitiche giuste per il tuo tipo di acciaio?
Diversi gradi di acciaio hanno limiti diversi per Mn, C, S, P, Fe, Si e Se. Il grado EMM adatto deve inoltre essere abbinato alla dimensione del calore, all'intervallo di Mn target, alla fase di aggiunta e al recupero di manganese previsto.
Si prega di fornire:
- Grado di acciaio o applicazione principale
- Contenuto Mn attuale e intervallo Mn target
- Limiti richiesti per C, S, P, Fe, Si e Se
- Peso dell'acciaio fuso per calore
- Quantità di acquisto prevista
- Metodo di imballaggio e porto di destinazione
- Requisiti di ispezione COA o di terze parti-
Esamineremo la composizione target e i requisiti di acquisto e confermeremo il grado di manganese elettrolitico adatto, i limiti di impurità, il metodo di imballaggio e le modalità di fornitura.
