Лигатура в слитках CuMn50: медно-марганцевая лигатура для раскисления и легирования
Лигатура в слитках CuMn50 — это сплав меди с марганцем, содержащий 48–52 % марганца, применяемый в металлургии для введения марганца в расплавы на медной основе и для раскисления. В отличие от чистого марганца, который обладает высоким давлением паров и низкой растворимостью в жидкой меди, лигатура CuMn50 обеспечивает контролируемое усвоение марганца при температуре расплава 1100–1250 C. Слитки получают литьём в изложницы или методом непрерывного литья; структура — твёрдый раствор марганца в меди с включениями интерметаллидной фазы CuMn.
Технические характеристики и состав
Стандартный химический состав лигатуры CuMn50 регламентируется по содержанию основного элемента и примесям. Марганец — 48–52 %, медь — остальное. Лимитируемые примеси: железо — не более 0,5 %, кремний — не более 0,3 %, фосфор — не более 0,05 %, сера — не более 0,03 %. Температура плавления лигатуры — 870–920 C, плотность — 7,3–7,5 г/см. Твёрдость по Бринеллю в литом состоянии — 120–160 HB. Слитки поставляются массой от 1 до 8 кг, что упрощает дозирование при загрузке в печь.
| Параметр | Значение | Метод контроля | Влияние на плавку | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Содержание Mn | 48–52 % | титрование / спектральный анализ | основной легирующий элемент | допуск 2 % |
| Содержание Cu | остальное | расчёт по разности | основа сплава | — |
| Температура плавления | 870–920 C | ДТА / термопара | ниже температуры расплава меди | быстрое растворение |
| Плотность | 7,3–7,5 г/см | гидростатическое взвешивание | погружение в расплав | близка к плотности меди |
| Примесь Fe | 0,5 % | атомно-абсорбционный анализ | снижение электропроводности | контроль для медных сплавов |
| Масса слитка | 1–8 кг | весовой контроль | точность дозирования | по согласованию |
Области применения
Лигатура CuMn50 применяется в следующих металлургических переделах:
- Раскисление и легирование медных расплавов при производстве бронз БрМц5, БрМц10 и аналогичных марок в индукционных тигельных печах.
- Введение марганца в сплавы на основе меди для повышения коррозионной стойкости в морской среде и судостроительных конструкциях.
- Производство медно-марганцевых сплавов с высоким удельным электросопротивлением (манганин, константан) в печах сопротивления и вакуумных индукционных установках.
- Легирование литейных латуней и специальных бронз в литейных цехах при изготовлении арматуры, вкладышей подшипников скольжения, червячных колёс.
- Раскисление сварочных порошков и шихты для наплавочных электродов в электродном производстве.
- Корректировка состава сплавов в дуговых печах постоянного тока при выплавке медно-никелевых сплавов.
Технология ввода в расплав
Лигатуру CuMn50 загружают в расплав меди при температуре 1150–1200 C под слоем флюса или в защитной атмосфере аргона. Благодаря плотности, близкой к плотности меди, слитки погружаются без всплытия и растворяются в течение 3–8 минут. Усвоение марганца составляет 92–97 % при вводе в ковш или тигель. Предварительный подогрев слитков до 300–400 C снижает риск образования поверхностной оксидной плёнки и ускоряет растворение. При вводе в индукционную печь лигатуру загружают вместе с шихтой или после расплавления основы — в зависимости от требуемой точности состава.
Упаковка, маркировка и условия хранения
Слитки CuMn50 поставляются в металлических контейнерах, ящиках или на поддонах с обвязкой. Маркировка включает номер партии, массу, содержание марганца по результатам анализа. Хранение — в сухих закрытых складах при относительной влажности не более 70 %; контакт с влагой вызывает образование гидроксидов марганца на поверхности. Гарантийный срок хранения без изменения химического состава — 24 месяца.
Вопросы и ответы
Какое усвоение марганца обеспечивает лигатура CuMn50 при вводе в медный расплав?
Усвоение марганца составляет 92–97 % при температуре расплава 1150–1200 C и загрузке под флюсом. Потери связаны с испарением и шлакованием; предварительный подогрев слитков до 300–400 C повышает усвоение до верхней границы диапазона.
Чем лигатура CuMn50 отличается от чистого марганца при легировании меди?
Чистый марганец имеет высокое давление паров и низкую растворимость в жидкой меди, что приводит к потерям и неоднородности состава. Лигатура CuMn50 обеспечивает контролируемое растворение, плотность 7,3–7,5 г/см и усвоение до 97 % без всплытия слитка на поверхность расплава.
В каких печах применяют лигатуру CuMn50?
Лигатуру используют в индукционных тигельных печах, дуговых печах постоянного тока, печах сопротивления и вакуумных индукционных установках при выплавке бронз, манганина, константана и специальных латуней.
Какие примеси лимитируются в лигатуре CuMn50?
Ограничиваются железо (не более 0,5 %), кремний (не более 0,3 %), фосфор (не более 0,05 %) и сера (не более 0,03 %). Железо и кремний снижают электропроводность медных сплавов, фосфор и сера образуют хрупкие фазы.
