Лигатура никель-марганец NiMn в слитках: состав, свойства и применение
Лигатура NiMn в слитках — это комплексный раскислитель и легирующая добавка на основе никеля с массовой долей марганца 25–30 %. В отличие от чистого марганца, никель-марганцевая лигатура обеспечивает одновременное введение двух элементов с высокой усвояемостью: никель снижает упругость пара марганца и подавляет его испарение при вводе в расплав. Слитки получают методом электродуговой плавки или алюминотермическим восстановлением с последующей разливкой в изложницы. Стандартная форма поставки — слитки массой 5–25 кг с содержанием никеля 70–75 % и марганца 25–30 %.
Технические характеристики лигатуры NiMn
Никель-марганцевая лигатура относится к группе комплексных легирующих материалов, применяемых преимущественно в металлургии специальных сталей и сплавов. Ключевое преимущество NiMn перед раздельным вводом никеля и марганца — снижение угара марганца с 30–40 % до 8–12 % за счёт растворения марганца в никелевой матрице. Температура плавления лигатуры составляет 1150–1250 C, что ниже температуры плавления чистого никеля (1455 C), что ускоряет растворение в сталеплавильной ванне.
| Параметр | Значение | Метод контроля | Влияние на процесс | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля Ni | 70–75 % | ГОСТ 13047.1 | Основа лигатуры | Остальное — Mn |
| Массовая доля Mn | 25–30 % | Титриметрия | Раскисление, легирование | Угар 8–12 % |
| Массовая доля C | 0,10 % | ГОСТ 22536.1 | Ограничение для низкоуглеродистых марок | — |
| Массовая доля Si | 0,50 % | ГОСТ 22536.2 | Контроль кремния в расплаве | — |
| Массовая доля P | 0,03 % | ГОСТ 22536.3 | Снижение хрупкости | — |
| Массовая доля S | 0,02 % | ГОСТ 22536.4 | Контроль сульфидных включений | — |
| Температура плавления | 1150–1250 C | ДТА | Скорость растворения | Ниже t плавления Ni |
Области применения лигатуры NiMn
Лигатура никель-марганец в слитках востребована в тех переделах, где требуется точное легирование одновременно никелем и марганцем с минимальным угаром последнего. Основные направления:
- Выплавка низкоуглеродистых и коррозионностойких сталей в дуговых печах ДСП и агрегатах ковш-печь (АКП) — ввод в ковш при выпуске.
- Производство никель-марганцевых сплавов (типа манганин, константан) в индукционных тигельных печах.
- Легирование высокомарганцевых сталей Гадфильда (110Г13Л) в литейных цехах для повышения ударной вязкости.
- Раскисление и легирование в вакуумных дуговых печах (ВДП) и электрошлаковом переплаве (ЭШП) при производстве прецизионных сплавов.
- Корректировка состава в процессе внепечной обработки на установках вакуумирования и продувки аргоном.
- Производство сварочных электродов и порошковых проволок для наплавки марганцовистых сталей.
Технология ввода в расплав
Слитки NiMn вводят в сталеразливочный ковш при выпуске металла из печи или на установке ковш-печь. Оптимальный размер фракции — 20–80 мм, что обеспечивает контролируемую скорость растворения. При вводе в ковш лигатура подаётся под струю металла или вводится в зону перемешивания при продувке аргоном. Расход лигатуры рассчитывается по формуле: масса NiMn = (требуемое содержание Mn масса металла) / (содержание Mn в лигатуре коэффициент усвоения). Коэффициент усвоения марганца из NiMn составляет 0,85–0,92 в зависимости от температуры металла и основности шлака.
Условия хранения и транспортировки
Слитки NiMn хранят в закрытых сухих складах при температуре не выше 40 C и относительной влажности не более 75 %. Лигатура не выделяет токсичных веществ, но при контакте с влагой возможно поверхностное окисление с образованием гидроксидов марганца. Транспортировка осуществляется всеми видами транспорта в контейнерах или навалом с обязательной защитой от атмосферных осадков. Гарантийный срок хранения — 24 месяца со дня изготовления при соблюдении условий складирования.
Вопросы и ответы
Чем лигатура NiMn отличается от раздельного ввода никеля и марганца?
Совместное введение в составе лигатуры снижает угар марганца с 30–40 % до 8–12 %, так как марганец растворён в никелевой матрице и его упругость пара снижена. Это обеспечивает более точное легирование и экономию дорогостоящего марганца.
Какая температура плавления лигатуры NiMn и как это влияет на ввод?
Температура плавления составляет 1150–1250 C, что ниже температуры плавления чистого никеля. Это ускоряет растворение слитков в сталеплавильной ванне и позволяет вводить лигатуру непосредственно в ковш при выпуске без дополнительного перегрева металла.
В каких печах применяется лигатура NiMn?
Лигатура используется в дуговых сталеплавильных печах (ДСП), индукционных тигельных печах, вакуумных дуговых печах (ВДП), установках электрошлакового переплава (ЭШП) и агрегатах ковш-печь (АКП).
Как рассчитать расход лигатуры NiMn для легирования?
Расход рассчитывается по формуле: масса NiMn = (требуемое содержание Mn масса металла) / (содержание Mn в лигатуре коэффициент усвоения). Коэффициент усвоения марганца из NiMn составляет 0,85–0,92.
