Марганец металлический: раскислитель и легирующий компонент для специальных сталей
Марганец металлический ферросплавная продукция с массовой долей марганца от 93% до 98%, получаемая алюминотермическим или электролитическим способом. В отличие от ферромарганца, содержит минимальное количество углерода (до 0,05% в электролитическом исполнении), что позволяет вводить марганец в расплав без изменения углеродного эквивалента. Применяется в металлургии для раскисления стали, связывания серы в сульфиды и легирования ответственных марок сплавов.
Технологические особенности и химический состав
Основное различие между марками металлического марганца содержание примесей. Алюминотермический марганец (Мн95, Мн97) содержит остаточный алюминий от 0,5% до 2,5%, что необходимо учитывать при расчёте раскисляющей способности. Электролитический марганец (Мн98) отличается пониженным содержанием фосфора (до 0,005%) и кремния (до 0,01%), что критично для производства низкофосфористых сталей.
Гранулометрический состав поставляется в диапазоне от 5 до 100 мм. Для порошковой металлургии и производства сварочных электродов предусмотрены фракции от 0,1 до 2,0 мм. Хранение материала требует защиты от увлажнения: окисление поверхности марганца при контакте с водой снижает усвоение элемента в расплаве.
Применение в металлургических процессах
В сталеплавильном производстве металлический марганец вводят на выпуске из печи или в ковш при внепечной обработке. Усвоение марганца составляет от 90% до 98% это выше, чем у ферромарганца, за счёт отсутствия углерода и меньшего количества шлакообразующих примесей. Раскисление металлическим марганцем обеспечивает формирование жидкоподвижных продуктов раскисления, которые легче удаляются из расплава.
Основные области использования:
- выплавка нержавеющих сталей аустенитного класса (08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т) для компенсации потерь марганца при окислительном периоде плавки;
- производство жаропрочных сплавов на никелевой основе, где недопустимо внесение углерода;
- изготовление прецизионных сплавов с заданным коэффициентом теплового расширения;
- легирование алюминиевых бронз и латуней для повышения коррозионной стойкости;
- производство сварочных материалов покрытых электродов и порошковой проволоки;
- химическая промышленность получение марганцевых солей и оксидов высокой чистоты.
Влияние на свойства сталей и сплавов
Марганец повышает прокаливаемость стали, увеличивает предел текучести и сопротивление износу при сохранении пластичности. В сочетании с кремнием выступает эффективным раскислителем для кипящих и полуспокойных сталей. Содержание марганца от 0,6% до 1,5% в конструкционных сталях обеспечивает оптимальное соотношение прочности и вязкости после термической обработки.
В высокомарганцовистых сталях типа 110Г13Л (сталь Гадфильда) содержание марганца достигает от 12% до 14%. Такие стали обладают способностью к наклёпу при ударных нагрузках и применяются для изготовления броней дробилок, ковшей экскаваторов, стрелочных переводов железнодорожных путей.
| Марка | Mn, % | C, % | Si, % | P, % |
|---|---|---|---|---|
| Мн98 | от 98,0 | до 0,05 | до 0,01 | до 0,005 |
| Мн97 | от 97,0 | до 0,10 | до 0,05 | до 0,010 |
| Мн95 | от 95,0 | до 0,20 | до 0,30 | до 0,030 |
Контроль качества и входной приёмочный контроль
При поставке металлического марганца проверяется химический состав на соответствие ГОСТ 6008-90. Отбор проб производится от каждой партии методом случайной выборки. Контролируется также насыпная плотность материала от 3,0 до 3,5 т/м для кускового продукта. Для электролитического марганца дополнительно нормируется содержание влаги не более 0,1%.
При использовании в вакуумной металлургии необходимо учитывать давление паров марганца: при температуре 1600C оно составляет около 0,1 атм, что требует корректировки состава при выплавке в вакуумных индукционных печах. Введение марганца в таких условиях выполняется в последнюю очередь перед разливкой.
Вопросы и ответы (FAQ)
Чем металлический марганец отличается от ферромарганца?
Металлический марганец содержит от 93% до 98% Mn и до 0,2% углерода, тогда как ферромарганец имеет содержание углерода от 0,5% до 7%. Это позволяет использовать металлический марганец для легирования сталей без риска науглероживания расплава.
Какой способ производства обеспечивает минимальное содержание примесей?
Электролитический способ позволяет получить марганец чистотой до 99,9% с содержанием фосфора до 0,005%. Алюминотермический процесс даёт продукт с остаточным алюминием, что может быть нежелательно для некоторых марок стали.
В каких фракциях поставляется металлический марганец?
Стандартные фракции: от 5 до 20 мм, от 20 до 50 мм, от 50 до 100 мм. Для порошковой металлургии поставляются фракции от 0,1 до 2,0 мм. Возможно изготовление нестандартных фракций по согласованию с производителем.
Каковы условия хранения металлического марганца?
Материал хранится в закрытых складских помещениях при относительной влажности не более 60%. Допускается хранение под навесом при условии защиты от атмосферных осадков. Срок хранения не ограничен при соблюдении условий.
