Ферромарганец
 | Эта статья в значительной степени или полностью опирается на один источник . ( декабрь 2023 г. ) |
Ферромарганец представляет собой сплав железа и марганца с другими элементами, такими как кремний , углерод , сера , азот и фосфор . [ 1 ] Ферромарганец в основном используется в качестве переработанного источника марганца для добавления в различные типы стали, такие как нержавеющая сталь . Мировое производство низкоуглеродистого ферромарганца (т.е. сплавов с содержанием углерода менее 2%) достигло 1,5 мегатонн в 2010 году. [ 2 ]
Физические и химические свойства
[ редактировать ]Свойства ферромарганца значительно различаются в зависимости от типа и состава сплава. Температура плавления обычно составляет от 1200 ° C (2190 ° F) до 1300 ° C (2370 ° F). [ 3 ] Плотность сплава незначительно зависит от типа присутствующих примесей, но обычно составляет около 7,3 г/см. 3 (0,26 фунта на куб. дюйм). [ 4 ]
Производство
[ редактировать ]Источники марганцевой руды обычно также содержат оксиды железа. Поскольку марганец восстановить труднее, чем железо, [ нужна ссылка ] при восстановлении марганцевой руды железо также восстанавливается и смешивается с марганцем в расплаве, в отличие от других оксидов, таких как SiO 2 , Al 2 O 3 и CaO . [ 5 ]
Снижение достигается с помощью печи с погруженной дугой . Существует две основные промышленные процедуры восстановления: метод сброса шлака (или флюсовый метод) и дуплексный метод (или безфлюсовый метод). Несмотря на название, различия метода заключаются не в добавлении флюса , а в количестве необходимых стадий. При флюсовом методе основные для электролитического восстановления марганцевой руды добавляются флюсы, такие как CaO:
Оставшийся после процесса восстановления шлак имеет содержание марганца примерно 15-20%, который обычно выбрасывают.
В безфлюсовом методе на первом этапе также используется восстановление углерода , но добавленные флюсы не обязательно увеличивают активность марганца. В результате оставшийся шлак имеет концентрацию марганца от 30% до 50%. Затем его обрабатывают кварцитом для получения силикомарганцевых сплавов. Полученный отброшенный шлак имеет содержание марганца менее 5%, что увеличивает выход. В результате этот метод все чаще применяется в промышленности.
В обоих методах за счет добавления углерода в качестве восстановителя получаемый сплав называют высокоуглеродистым ферромарганцем (ВКФМ) с содержанием углерода до 6%. [ 6 ]
Правильная смесь кокса, флюса и состава руды необходима для обеспечения высокого выхода и надежной работы печи за счет достижения желаемых химических свойств, вязкости и температуры плавления в получаемом расплаве. Поскольку соотношение железа и марганца в природных источниках марганца сильно различается, иногда смешивают руды из нескольких источников, чтобы получить определенное желаемое соотношение. [ 7 ]
При производстве стали предпочтение отдается низкоуглеродистому ферромарганцу (НЦФМ) из-за возможности точно контролировать количество углерода в получаемой стали. Для получения LCFM из HCFM также существует два основных метода: силикотермическое восстановление и очистка кислорода.
При силикотермическом восстановлении в качестве восстановителя используется силикомарганец, полученный на втором этапе дуплексного процесса. После различных этапов смешивания и дозирования для снижения содержания кремния можно получить низкоуглеродистый продукт с содержанием менее 0,8% углерода и 1% кремния по массе.
В методе очистки кислорода HCFM плавится и нагревается до высокой температуры 1750 ° C (3180 ° F). Затем вдувается кислород для окисления углерода до CO и CO 2 . Недостатком этого процесса является то, что металл также окисляется при таких высоких температурах. Оксид марганца накапливается преимущественно в виде Mn 3 O 4 в выдуваемой из тигля пыли. [ 8 ]
История
[ редактировать ]
В 1856 году Роберт Форестер Мюше «использовал марганец, чтобы улучшить способность стали, произведенной по бессемеровскому процессу, выдерживать прокатку и ковку при повышенных температурах». [ 9 ] [ 10 ]
В 1860 году Генри Бессемер изобрел использование ферромарганца как метод введения марганца в контролируемых пропорциях при производстве стали. Преимуществом объединения порошкообразного оксида железа и оксида марганца является более низкая температура плавления комбинированного сплава по сравнению с чистым оксидом марганца. [ 11 ] [ 12 ]
В 1872 году Ламберт фон Панц получил в доменной печи ферромарганец со значительно более высоким содержанием марганца, чем это было возможно ранее (37% вместо прежних 12%). Это принесло его компании международное признание, в том числе золотую медаль на Всемирной выставке 1873 года в Вене и сертификат награды на Столетней выставке 1876 года в Пенсильвании. [ 13 ] [ 14 ]
В статье 1876 года М. Ф. Готье объяснил, что магнитный оксид необходимо шлаковать добавлением марганца (тогда в форме шпигелевого железа ), чтобы он был пригоден для прокатки. [ 15 ]
Галерея
[ редактировать ]-
Рафинированный ферромарганец -
Науглероженный ферромарганец -
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Тангстад, Мерете (2013) [Таблица 7.5]. Справочник по ферросплавам – теория и технология . Баттерворт-Хайнеманн. стр. 221–266 . Проверено 4 декабря 2023 г.
- ^ Тангстад, Мерете (2013) [раздел 7.4.1]. Справочник по ферросплавам – теория и технология . Баттерворт-Хайнеманн. стр. 221–266 . Проверено 4 декабря 2023 г.
- ^ Тангстад, Мерете (2013) [раздел 7.6.3]. Справочник по ферросплавам – теория и технология . Баттерворт-Хайнеманн. стр. 221–266 . Проверено 4 декабря 2023 г.
- ^ «Ферромарганец (FeMn)» (PDF) . Металшуб . Проверено 5 декабря 2023 г.
- ^ Тангстад, Мерете (2013) [раздел 7.5.1]. Справочник по ферросплавам – теория и технология . Баттерворт-Хайнеманн. стр. 221–266 . Проверено 4 декабря 2023 г.
- ^ Тангстад, Мерете (2013) [раздел 7.5.2]. Справочник по ферросплавам – теория и технология . Баттерворт-Хайнеманн. стр. 221–266 . Проверено 4 декабря 2023 г.
- ^ Тангстад, Мерете (2013) [раздел 7.6.1]. Справочник по ферросплавам – теория и технология . Баттерворт-Хайнеманн. стр. 221–266 . Проверено 4 декабря 2023 г.
- ^ Тангстад, Мерете (2013) [раздел 7.7.1]. Справочник по ферросплавам – теория и технология . Баттерворт-Хайнеманн. стр. 221–266 . Проверено 4 декабря 2023 г.
- ↑ Даунинг, Джеймс Х: «Обработка марганца» , Британская энциклопедия, 23 августа 2013 г.
- ^ Мушет, Роберт Форестер (1883). Процесс Бессемера-Мушета, или Производство дешевой стали . Челтнем: Джей Джей Бэнкс. Архивировано из оригинала 17 октября 2020 г. Проверено 10 февраля 2021 г.
- ^ «ФЕРРОМАРГАНЕЦ» . Форекс металлов и минералов . Проверено 4 февраля 2021 г.
- ^ «Генри Бессемер». Металлург . 2 : 48–51. Январь 1958 г. doi : 10.1007/BF00734445 . S2CID 189770707 .
- ^ Хочевар, Туссен (1965). Структура словенской экономики, 1848-1963 гг . Студия Словеница. п. 30. КОБИСС 26847745 .
- ^ Вильман, Владимир (2004). «Гравитационные канатные дороги фон Панца в Словении». Международный симпозиум «Кабельная прокладка, подходящая для устойчивого лесопользования» [ Международный симпозиум «Кабельная прокладка, подходящая для устойчивого лесопользования» ] (PDF) (на словенском языке). стр. 9–33. Архивировано из оригинала (PDF) 7 апреля 2014 г. Проверено 3 апреля 2014 г.
- ^ Готье, МФ (1 июня 1876 г.). «ПРИМЕНЕНИЕ ФЕРРОМАРГАНЦА» . Журнал эклектической инженерии Ван Ностранда . Том. 90, нет. 14. с. 529.