Elektrolytické manganové vločky pro deoxidaci při výrobě oceli: Praktický průvodce pro tavby

přímá odpověď: Elektrolytické manganové vločkyse může podílet na dezoxidaci oceli a zároveň zvyšovat obsah manganu v roztavené oceli. Běžně se však nepoužívají jako jediný hloubkový dezoxidátor. Ve většině taváren se používají společně s křemíkem, hliníkem nebo jinými deoxidačními prvky. Jejich hlavní hodnota spočívá v přesné úpravě manganu s omezeným množstvím uhlíku, křemíku, fosforu, síry a dalších nežádoucích příměsí.

Jakou roli hrají elektrolytické manganové vločky při deoxidaci při výrobě oceli?

Po přidání do roztavené oceli plní elektrolytické manganové vločky obvykle tři funkce:

1.Podílení se na dezoxidaci roztavené oceli

2.Úprava konečného obsahu manganu

3.Změna formy, ve které se síra vyskytuje v oceli

Jak se elektrolytický mangan podílí na deoxidaci roztavené oceli?

Poté, co mangan vstoupí do roztavené oceli, může reagovat s rozpuštěným kyslíkem:

Vytvořený MnO se může dostat do strusky nebo se může kombinovat s oxidy, jako je Si02 a A1203, za vzniku komplexních vměstků.

Mangan však není silným deoxidačním prvkem. Mangan má ve srovnání s hliníkem omezenou schopnost snižovat rozpuštěný kyslík, pokud se používá samostatně. Pro jakosti oceli vyžadující nízký konečný obsah kyslíku používají tavby běžně jeden z následujících přístupů:

• Kombinovaná dezoxidace s manganem a křemíkem
• Hluboká deoxidace hliníkem před úpravou manganem
• Konečné manganové ořezávání elektrolytickými manganovými vločkami

Praktickou hodnotou elektrolytických manganových vloček je proto účastnit se dezoxidace a přitom přesně zvyšovat mangan, spíše než dokončit celý proces dezoxidace samy.

Jak elektrolytické manganové vločky upravují konečný obsah Mn?

Mangankterý není oxidován, se rozpouští v roztavené oceli a zvyšuje konečný obsah Mn.

Při výpočtu požadovaného přídavku by tavná dílna měla vzít v úvahu:

• Aktuální obsah Mn v roztavené oceli
• Cílový rozsah obsahu Mn
• Skutečná čistota elektrolytických manganových vloček
• Ztráta manganu oxidací
• Historická obnova manganu
• Mn zaveden feromanganem, silikomanganem a šrotem
• Další rafinační a reoxidační ztráty

Elektrolytické manganové vločky jsou zvláště užitečné pro malé korekce složení během LF rafinace nebo jiných fází, kde je cílový rozsah manganu úzký.

Může mangan dokončit odsíření oceli?

Mangan nemůže nahradit odsíření strusky.

Po vstupu do roztavené oceli se mangan může slučovat se sírou za vzniku MnS, čímž se snižuje škodlivý účinek FeS s nízkým -bodem tání- na pracovní výkon- za tepla. Jeho hlavní funkcí je spíše měnit formu sulfidů než přímo odstraňovat síru z roztavené oceli.

Skutečné odsíření stále závisí na:

• Zásaditost strusky
• Úroveň oxidace strusky
• Teplota roztavené oceli
• Míchání strusky
• Doba rafinace
• Objem strusky a podmínky kontaktu strusky s ocelí

Mangan může pomoci kontrolovat síru a zlepšit-pracovní výkon, ale sám o sobě nemůže dokončit hluboké odsíření.

Lze elektrolytické manganové vločky použít jako jediný dezoxidátor při výrobě oceli?

Pro výrobu vyžadující nízký konečný obsah kyslíku se zpravidla nepoužívají elektrolytické manganové vločky jako jediný dezoxidátor.

Mezi hlavní důvody patří:

• Mangan má slabší deoxidační schopnost než hliník
• Vysoký rozpuštěný kyslík způsobuje, že více manganu oxiduje na MnO
• Oxidující struska může dále snížit regeneraci manganu
• MnO se může stát součástí komplexních inkluzí
• Následná reoxidace může opět zvýšit obsah kyslíku

Konečný výsledek dezoxidace a složení inkluze ovlivňuje typ deoxidačního činidla, sekvence přidávání, poloha přidávání a stav strusky.

Proč používat elektrolytické manganové vločky místo feromanganu?

Feromangan a silikomangan zůstávají vhodné pro-přidávání manganu ve velkém měřítku do běžných jakostí oceli. Elektrolytické manganové vločky jsou vhodnější, když je třeba blíže kontrolovat sběr uhlíku, křemíku a nečistot.

Elektrolytické manganové vločky jsou vhodnější, když:

• Obsah uhlíku v oceli by se neměl výrazně zvýšit
• Je třeba se vyhnout nadměrnému nasávání křemíku
• Fosfor, síra, selen nebo jiné nečistoty jsou přísně omezeny
• Konečné rozmezí Mn je úzké
• Úprava složení je vyžadována během pozdější fáze rafinace
• Konvenční feromangan nemůže splnit cílové chemické složení

Když běžná ocel vyžaduje pouze velké množství manganu a může tolerovat prvky zaváděné feromanganem, nahrazení veškerého feromanganu elektrolytickými manganovými vločkami nemusí být ekonomicky nutné.

Kdy by měly být přidány elektrolytické manganové vločky do roztavené oceli?

Neexistuje žádná pevná doba přidávání, která by platila pro každou ocelárnu. Skutečná fáze by měla být určena podle třídy oceli, obsahu kyslíku v roztavené oceli, stavu strusky a dostupného výrobního zařízení.

Přidávání elektrolytických manganových vloček během čepování

Během odpichu může proud oceli pomoci roztavit a rozptýlit elektrolytické manganové vločky, takže tento stupeň je vhodný pro relativně velké úpravy manganu.

Mezi hlavní provozní rizika patří:

• Vysoký obsah kyslíku v roztavené oceli může zvýšit ztráty manganu
• Přebytek konvertoru nebo strusky z elektrické pece může způsobit reoxidaci manganu
• Vločky dopadající na povrch strusky mohou před vstupem do roztavené oceli oxidovat
• Časné přidání zvyšuje dobu kontaktu s oxidující struskou

Kontrola strusky, poloha přidávání a počáteční obsah kyslíku by proto měly být zkontrolovány před přidáním elektrolytického manganu během odpichu.

Přidání elektrolytických manganových vloček během LF rafinace

LF rafinace je obvykle vhodnější pro přesnou úpravu Mn, zejména po dokončení předběžné dezoxidace.

Mezi hlavní výhody patří:

• Množství přísady lze vypočítat z výsledků odběru vzorků
• Aktivita kyslíku v roztavené oceli je obvykle nižší než při časném odpichu
• Míchání argonu podporuje tavení a homogenizaci
• Obnova manganu se snadněji stabilizuje
• Konečný rozsah složení je snadněji ovladatelný

Před odebráním dalšího vzorku pro potvrzení složení by měla být poskytnuta dostatečná doba tání a míchání.

Malé elektrolytické přísady manganu před kontinuálním litím

U jakostí oceli s úzkým konečným rozsahem Mn lze před kontinuálním litím provést malou korekci.

Příliš pozdní přidání však může způsobit:

• Neúplné roztavení elektrolytických manganových vloček
• Lokalizovaná vysoká koncentrace Mn
• Nedostatečná doba homogenizace
• Nereprezentativní výsledky vzorkování
• Snížená výtěžnost v důsledku reoxidace

Čím více se přidávání blíží kontinuálnímu lití, tím pečlivěji by se mělo kontrolovat množství, doba míchání a postup opětovné kontroly.

Jak se vypočítá požadovaný elektrolytický přídavek manganu?

Plánovaný přírůstek lze odhadnout pomocí výpočtu hmotnosti-:

Například:

• Hmotnost roztavené oceli: 50 tun
• Aktuální Mn: 0,30 %
• Cílový Mn: 0,50 %
• Požadované zvýšení Mn: 0,20 %
• Elektrolytická čistota manganu: 99,7 %
• Očekávané využití manganu: 95 %

Teoretický plánovaný přírůstek je přibližně 106 kg.

Tento výpočet by neměl být považován za pevný součet pro každé teplo. Skutečné úpravy výroby by také měly vzít v úvahu:

• Počáteční obsah kyslíku v roztavené oceli
• Hladiny FeO a MnO ve strusce
• Fáze přidávání
• Teplota roztavené oceli
• Doba míchání
• Historická data obnovy
• Mn zaváděný jinými materiály
• Následná doba rafinace

Cílové zvýšení Mn je rozdíl mezi cílovou hodnotou a aktuální naměřenou hodnotou, nikoli celkový obsah Mn v hotové oceli.

Jaké faktory snižují elektrolytickou regeneraci manganu?

Výtěžnost manganu není pevná hodnota. Mezi tavbami se mohou objevit znatelné kolísání, i když je použita stejná jakost oceli a specifikace elektrolytického manganu.

Když výtěžnost zůstává pod očekáváním, tavná dílna by neměla okamžitě zvyšovat množství přidaného množství pro každé teplo.

Nejprve je třeba zkontrolovat následující body:

• Zda je kontrola strusky stabilní
• Zda není struska FeO příliš vysoká
• Zda se vločky skutečně dostanou do roztavené oceli
• Zda je načasování přidání vhodné
• Zda je teplota roztavené oceli dostatečná
• Zda je doba míchání a homogenizace dostatečná

Jak elektrolytické manganové vločky ovlivňují inkluze v oceli?

Elektrolytické manganové vločky tvoří MnO, když se účastní dezoxidace. Neměly by být proto popisovány jako materiál, který automaticky redukuje všechny vměstky.

Různé deoxidační systémy mohou produkovat:

• Inkluze MnO
• Komplexní inkluze MnO-SiO₂
• Komplexní inkluze MnO-SiO₂-Al₂O₃
• Komplexní inkluze spojené s následnou precipitací MnS

Za podmínek kombinované deoxidace manganu a křemíku lze složení inkluzí upravit řízením chemie Mn, Si, Al a strusky. Konečný výsledek také závisí na:

• Počáteční obsah kyslíku v roztavené oceli
• Adiční sekvence Mn, Si a Al
• Nejvyšší-úroveň oxidace strusky
• Teplota roztavené oceli
• Doba rafinace
• Podmínky míchání
• Zda dochází k reoxidaci

Výkon kontroly{0}}začlenění by neměl být hodnocen pouze podle počtu začlenění. Je třeba také přezkoumat následující faktory:

• Inkluzní složení
• Velikost inkluze
• Morfologie inkluze
• Distribuce v rámci oceli
• Aglomerační chování
• Nebezpečí ucpání trysky
• Účinky na odlévání, válcování a konečný výkon oceli

Jaké běžné problémy se vyskytují při používání elektrolytických manganových vloček?

Proč je elektrolytická regenerace manganu nižší, než se očekává?

Mezi běžné příčiny patří vysoký obsah rozpuštěného kyslíku, nadměrné unášení oxidační strusky, vločky zůstávající na vrstvě strusky, nevhodné načasování přidávání a skutečná výtěžnost je nižší než hodnota použitá ve výpočtu.

Úsilí o zlepšení by se mělo zaměřit spíše na dezoxidační praxi, kontrolu strusky a polohu přidávání, než pouze na zvyšování množství přidávání.

Proč se elektrolytické manganové vločky úplně neroztaví?

Mezi běžné příčiny patří:

• Nízká teplota roztavené oceli
• Nadměrné přidávání jedné-dávky
• Nedostatečná intenzita míchání
• Místo přidávání daleko od odkryté roztavené oceli
• Absorpce vlhkosti nebo spékání
• Vzorkování příliš brzy po přidání

Problém lze snížit přidáváním materiálu po dávkách, zlepšením polohy přidávání, zvýšením účinného míchání a umožněním dostatečné doby homogenizace.

Proč konečný obsah Mn překračuje cíl?

Mezi možné příčiny patří:

• Původní obsah Mn nebyl odečten
• Mn zavedený feromanganem, silikomanganem nebo šrotem byl ignorován
• Hmotnost roztavené oceli byla odhadnuta nesprávně
• Byla použita nevhodná očekávaná hodnota výtěžnosti
• Odběr vzorků byl proveden před úplnou homogenizací
• Analytický vzorek nebyl reprezentativní

Před závěrem, že odchylku způsobil elektrolytický manganový produkt, je třeba zkontrolovat základ výpočtu, tepelnou hmotnost a postup odběru vzorků.

Které nečistoty by měly být kontrolovány v elektrolytických manganových vločkách?

Zadávací specifikace by neměly zkoumat pouze celkový obsah Mn. Dále by měly být kontrolovány následující prvky:

• Uhlík
• Síra
• Fosfor
• Železo
• Křemík
• Selen

Některé způsoby výroby elektrolytického manganu mohou používat přísady obsahující-selen. U jakostí oceli citlivých na selen- by měl být maximální obsah Se zapsán v nákupní specifikaci, přičemž jsou vyžadovány výsledky testů specifické pro šarže.

Co by měly tavby zkontrolovat při nákupu elektrolytických manganových vloček?

Fyzikální stav elektrolytických manganových vloček je také důležitý pro provoz tavírny-.

Silné rozmělnění, absorpce vlhkosti, spékání nebo kontaminace mohou ovlivnit:

• Automatické krmení
• Přesnost vážení
• Rychlost tání
• Sčítací ztráta
• Skutečná obnova manganu

Specifikace nákupu by proto měly potvrzovat chemické složení, formu vloček, poměr jemných částic, obal odolný proti vlhkosti- a identifikaci šarže.

Které třídy oceli jsou vhodné pro elektrolytické manganové vločky?

Elektrolytické manganové vločky jsou vhodnější pro:

• Přesné nastavení obsahu Mn v roztavené oceli
• Omezení přídavného uhlíkového a silikonového snímače
• Přísná kontrola fosforu, síry, selenu a dalších nečistot
• Drobné úpravy kompozice při pozdějším dolaďování
• Výroba nízkouhlíkové-oceli,-křemíkové oceli, nerezové oceli nebo speciální legované oceli
• Třídy oceli, kde konvenční feromangan nemůže splnit cílové okno složení

Elektrolytické manganové vločky nemusí být preferovanou možností, když:

• Běžné třídy oceli vyžadují velké množství manganu
• Ocel snese uhlík a železo vnesené feromanganem
• Hlavním cílem je levné-konvenční legování
• Deoxidace, kontrola strusky a kontrola regenerace nejsou stabilní
• Hlavním požadavkem je konvenční deoxidace manganu a křemíku

Výběr by měl vycházet z požadavků na kvalitu oceli-, efektivních nákladů na mangan, skutečné výtěžnosti a obtížnosti kontroly konečného složení.

Jak mohou tavby stabilizovat výkon elektrolytického manganu?

Tavíny by neměly používat jednu empirickou hodnotu výtěžnosti pro každou jakost oceli a každou fázi přidávání.

Spolehlivějším přístupem je zaznamenat následující údaje pro každé teplo:

• Závaží z roztavené oceli
• Počáteční obsah Mn
• Cílový obsah Mn
• Aktuální elektrolytický přídavek manganu
• Fáze přidávání
• Teplota roztavené oceli
• Doba míchání
• Struska FeO nebo jiný indikátor oxidace
• Doba vzorkování po přidání
• Konečný obsah Mn
• Skutečná obnova manganu

Po nashromáždění dat z více toků lze vytvořit samostatné modely obnovy pro:

• Klepnutím-na přidání fáze
• LF-zjemňující doplňky
• Finální ořez před kontinuálním litím
• Různé třídy oceli
• Různé dodávky elektrolytického manganu

Tento přístup je efektivnější pro snížení kolísání složení tepla-na{1}}než pouhé zvýšení přidaného množství.