Hákolefnisferrómangan er vinnuhesturinn mangan viðbót við stálframleiðslu og járngrunn. Það hefur mikið manganinnihald með kolefnismagni á bilinu 6% til 8%, sem gerir það ódýrt á manganeiningu en óhentugt þar sem lítið kolefni er krafist. Helstu störf þess eru afoxun á bráðnu stáli, brennisteinsstjórnun, blöndun með mangani og leiðrétting á manganmagni í steypujárni.
Hvað kolefnismikið ferrómangan er í raun og veru
Mangan eitt og sér bráðnar við um það bil 1244 gráður og oxíð þess er erfitt að draga úr, svo það er nánast aldrei bætt við stál sem hreini málmur. Þess í stað er það kynnt sem járnblendi, sem leysist auðveldlega upp í fljótandi stáli. Ferrómangan er brothætt ál sem ekki er hægt að nota sem byggingarefni; það er til til að bræða það í eitthvað annað. Einkunnum er venjulega lýst með tveimur tölustöfum, lágmarks manganinnihaldi og hámarks kolefnisinnihaldi, til dæmis FeMn78C8.0 eða FeMn74C7.5, og sama samningur liggur í gegnum GB/T 3795 og ISO 5446.
| Eign | Dæmigert mikið kolefnissvið | Athugasemd |
|---|---|---|
| Mangan | 74% til 82% | Hærra mangan gefur lægri frakt- og gjallkostnað á hverja einingu |
| Kolefni | 6,0 % til 8,0 % | Áberandi eiginleiki bekkjarfjölskyldunnar |
| Kísill | 1,0 % til 2,0 % að hámarki | Hækkar þegar ofninn er keyrður með meira afoxandi hleðslu |
| Fosfór | 0,20% til 0,35% að hámarki | Stjórnað vegna þess að mangan málmgrýti er aðal fosfórberinn |
| Brennisteinn | 0,03% hámark | Venjulega lágt; brennisteinn berst aðallega inn úr kók |
| Stærð klumps | 10 til 50 mm, 10 til 100 mm | Sektir eru skimaðir út til að stjórna lausnarhraða og ryki |
Varan er annað hvort framleidd í háofni eða, algengara í dag, í ljósbogaofni með kók sem afoxunarefni. Rafmagnsofnaflokkar hafa tilhneigingu til að ná hærra mangani og lægra fosfórstigi en háofnaflokkum, þess vegna eru þeir ákjósanlegir fyrir krefjandi stáleiginleika.
Afoxun og brennisteinshreinsun í stálframleiðslu
Mangan er bætt við næstum hvert tonn af stáli sem framleitt er. Sem afoxunarefni sameinast það uppleystu súrefni og myndar manganoxíð, en mikilvægara hlutverk þess er að stjórna brennisteini. Brennisteinn í stáli myndar járnsúlfíð, sem hefur lágt bræðslumark og aðskilst að kornamörkum við storknun, sem veldur heitum stuttum og sprungum við veltingu. Mangan hefur sterkari sækni í brennistein en járn, þannig að það myndar mangansúlfíð í staðinn.
Mangansúlfíð bráðnar við miklu hærra hitastig en járnsúlfíð, þannig að það helst á föstu formi og dreifist sem skaðlaus innihald frekar en sem fljótandi filma við kornmörk.
Halda þarf hlutfalli mangans og brennisteins í bræðslunni nógu hátt til að ýta undir hvarfið í átt að mangansúlfíði; almennt notaður vinnuleiðbeiningar er hlutfallið um það bil þrír á móti einum miðað við þyngd í fullbúnu stáli.
Vegna þess að kolefni eykur súrefnisgetuna er ferrómangani með miklu kolefni venjulega bætt við þegar slegið er á eða í sleifina frekar en í lok fullkomlega drepins hita, þannig að kolefni sem það ber með er hægt að meðhöndla með ferli gjallsins.
Sama efnafræði gerir ferrómangan gagnlegt í steypunni: það fjarlægir súrefni og hjálpar til við að stjórna brennisteini í bráðnu járni, sem bætir steypuþol og yfirborðsgæði.
Blöndun: Mangan sem vísvitandi viðbót
Eftir afoxun er afgangurinn af mangani blöndunarefni í sjálfu sér. Mangan eykur herðni, bætir seigleika eftir hitameðhöndlun og er austenít stöðugleiki. Þrjú svæði ráða yfir notkun þess:
| Umsókn | Dæmigert manganstig | Tilgangur |
|---|---|---|
| Byggingar- og kolefnisstál | 0,5% til 1,6% | Styrkur, herni, brennisteinsstjórnun |
| Teinn og slitþolið- stál | 1,0% til 1,5% | Hörku og viðnám gegn sliti |
| Hár-mangan austenítísk stál | 11% til 14% | Vinnu-herðandi hegðun fyrir mulningsfóðringar, rekkljúfa og höggplötur |
Há-mangan austenitic fjölskyldan er sérstæðasta tilvikið. Með því að bæta kolefni við ásamt 11% til 14% mangani verður austenít stöðugt við stofuhita, sem gefur stál sem er tiltölulega mjúkt í notkun en harðnar hratt við högg. Þessi samsetning er ástæðan fyrir því að hún er notuð fyrir kjálka og keilur, járnbrautarþverur og hamarmyllahluta, þar sem núningi og högghleðsla eiga sér stað saman.
Steypujárn: Mangan leiðrétting, ekki sáning
Við járnframleiðslu er ferrómangan aðallega notað til að leiðrétta eða hækka manganinnihald járnsins og til að auka perlít í fylkinu, sem bætir styrk og hörku. Það er þess virði að aðgreina þetta frá sannri sáningu. Grafíteyðandi sáðefni eru kísill að grunni, venjulega kísiljárn, oft með kalsíum, baríum eða sirkoníum viðbótum, og hlutverk þeirra er að stuðla að hagstæðri formgerð grafíts, draga úr kuldanum og auka fjölda frumna í frumum. Ferrómangan myndar ekki grafít; bætt við umfram það gerir hið gagnstæða og stuðlar að karbíðum og kælingu.
Hagnýta reglan í steypunni er því að meðhöndla mangan sem málmblöndunar- og málmvinnsluleiðréttingu og stjórna því innan þess marka sem steypuhluti og forskrift leyfa. Mangan í steypujárni hefur einnig áhrif á brennisteinsjafnvægið og því ætti að skipuleggja viðbætur ásamt brennisteinsmagni hleðslu frekar en í einangrun.
Kísilhitaleiðin og önnur notkun
Lágkolefnisferrómanganframleiðsla: bráðið kísilmangan er notað sem afoxunarefni í kísilhitaferlinu, sem breytir mangangrýti í ferrómangan með litlu kolefni í hristingssleif eða umbreyti.
Manganmálmur: Hár kolefnisflokkar eru betrumbættir í rafgreiningarmanganmálm og yfir í lágkolefnismangan fyrir ó-járnblendi.
Ál- og koparblöndur: mangan bætir tæringarþol og vélræna eiginleika, þó að hærri kolefnisferrómangantegundir séu að mestu neyttar andstreymis til að búa til lágkolefnismanganeiningarnar sem þessar málmblöndur þurfa.
Framleiðsla á rekstrarvörum fyrir suðu: mangan er staðall málmblöndur í rafskautshúðun og vírefni.
Lítið magn efna- og sérfræðinotkunar, þar sem mangan er krafist í stýrðu, oxuðu eða málmblendi formi.
Undirliggjandi ástæðan fyrir því að ferrómangan er yfirhöfuð til er þess virði að segja skýrt: manganoxíð er erfitt að draga úr og hreint mangan er erfitt að vinna úr, en járnblendi bráðnar auðveldlega í fljótandi stáli og því er hægt að bæta beint við sleifina eða ofninn. Flestar afoxunar- og málmblöndur í stálframleiðslu eru gerðar í járnblendi af nákvæmlega þeirri ástæðu.
Algengar spurningar
Sp.: Til hvers er ferrómangan með mikið kolefni notað?
A: Það er notað sem manganviðbót og afoxunarefni í stálframleiðslu, sem brennisteins-eftirlitsefni og til að leiðrétta mangan í steypujárni og til að blanda manganstál.
Sp.: Af hverju þarf að bæta mangani við stál til að stjórna brennisteini?
A: Mangan myndar mangansúlfíð í stað járnsúlfíðs. Vegna þess að mangansúlfíð hefur miklu hærra bræðslumark helst það fast í stað þess að mynda lága-bræðslufilmu við kornamörk sem myndi valda sprungum við heitvalsingu.
Sp.: Hvaða mangan innihald inniheldur ferrómangan með mikið kolefni?
Svar: Staðlaðar flokkar bera um 74% til 82% mangan með 6% til 8% kolefnis og eru auðkenndar í flestum stöðlum með merkingu sem tilgreinir lágmarks mangan og hámarks kolefni.
Sp.: Er ferrómangan með mikið kolefni sáðefni fyrir steypujárn?
A: Nei. Sáðefni fyrir steypujárn eru byggð á kísil, venjulega kísiljárn með kalsíum, baríum eða sirkon. Ferrómangan er notað til að leiðrétta mangan og efla perlít og umfram það eykur karbíð og kulda.
Sp.: Hvaða staðlar ná yfir ferrómangan?
A: GB/T 3795 nær yfir ferrómangan, ISO 5446 tilgreinir afhendingarskilyrði og helstu einkunnir, og ASTM A99 nær yfir staðlað ferrómangan til notkunar í stálframleiðslu.
Sp.: Af hverju er ferrómangan til staðar í stað hreins mangans?
A: Manganoxíð er erfitt að draga úr og hreina málminn er erfitt að vinna úr, en járnblendi leysist auðveldlega upp í fljótandi stáli. Það er líka ódýrara á hverja einingu af mangani en hreinsaður málmur.
Sp.: Bætir ferrómangan mikið kolefni kolefni við stálið?
A: Já, og það kolefni verður að vera reiknað með í hitajöfnuðinum. Þar sem kolefnisupptaka er ekki ásættanlegt er meðal- eða lágkolefnisferrómanganflokkur tilgreindur í staðinn.
