6 Сплавы марганца

6.1 Применение и состав сплавов марганца

Активно соединяясь с кислородом и серой, марганец является раскислителем и десульфуратором жидкой стали. Как легирующая добавка, марганец оказывает измельчающее действие на структуру стали и увеличивает глубину прокаливания. При повышении содержания марганца до 7 % увеличивается предел прочности стали на разрыв и предел текучести. Сопротивление атмосферной коррозии сильно увеличивается при содержании >10% Mn. Инструментальные стали содержат до 0,4 % Mn, конструкционные—до 0,6 % Mn, легированные марганцем— .от 0,8 до 28 % Mn. Известностью пользуется износостойкая высокомарганцовистая сталь (12—14% Mn, 1,1—1,3% С), применяемая для изготовления рабочих органов землеройных машин, дробильно-помольного оборудования и т. п. При производстве нержавеющей стали марганцем заменяют дефицитный никель. Расход марганца составляет 1 % от массы выплавляемой стали, наблюдается тенденция к увеличению его расхода. Марганец входит также в состав многих цветных сплавов на основе алюминия и меди, его применяют в электротехнике и т. д. Сортамент марганцевых сплавов ФМн0,5 (низкоуглеродистый) с содержанием фосфора 0,3% и маргрнца85%, ФМн1,0А-ФМн2,0 (среднеуглеродистый) с содержанием фосфора 0,1-0,35% и марганца 75-85%, ФМн78 – ФМн70 (высокоуглеродистый) с содержанием углерода 6-7% и фосфора 0,05-0,55% в основном построен по содержанию углерода, при этом низкоуглеродистые сплавы характеризуются и низким содержанием фосфора. Сортамент на силикомарганец СМн26-СМн10 построен по содержанию кремния, при этом сплавы с высоким содержанием кремния имеют более низкое содержание углерода и фосфора. Основные примесные элементы определяемые при анализе С, Р, S.

6.2 Марганцевые руды и их подготовка к плавке

Марганец занимает по распространенности двенадцатое место, его содержание в земной коре 9*10^-2%; входит в состав большого числа минералов, но руды промышленного значения образуют лишь немногие минералы, важнейшими из которых являются браунит (Mn₂0₃, 60— 69% Mn), гаусманит (Mn₃0₄, 72,1% Mn), пиролюзит (MnО₂, 60— 63%Mn), манганит (MnО-ОН, 62,4 % Mn), псиломелан (MnO-KMnO₂•nН₂0, 45—60% Mn) и родохрозит (MnСОз, 47,8% Mn). По условиям образования различают следующие важнейшие типы месторождений марганцевых руд: осадочные, метаморфические и месторождения коры выветривания. Месторождения коры выветривания образовались из бедных первичных руд различного происхождения (Гана, Марокко, Бразилия и др.) представлены преимущественно пиролюзитом, псиломеланом-вадом. Перспективными месторождениями марганца могут стать железомарганцевые конкреции дна океана.

СССР располагает крупнейшими запасами марганцевых руд, составляющими —2,5 млрд, т. В СССР наиболее распространены карбонатные и смешанные руды (70,3%); оксидных руд 28,3%, окисленных 1,1 %, силикатных и железомарганцевых—0,3%.

В связи с ограниченностью запасов высококачественных руд и непрерывно растущей потребностью металлургии в марганце все большее значение приобретает использование бедных руд, их подготовка к плавке. Широко внедряются комплексные методы обогащения, дефосфорации и обескремнивания руд. Для окускования пылеватых руд и тонкоизмельченных и флотационных концентратов разрабатываются методы агломерации, брикетирования и окатывания, что позволяет улучшить технико-экономические показатели производства сплавов марганца.

Трудности удаления фосфора объясняются тесной связью фосфора с марганцевыми минералами руды. Трудности дефосфорации марганцевых руд при их обогащении требуют организации селективной добычи и обогащения руд с пониженным содержанием фосфора и легко обогатимых руд, разработки новых методов дефосфорации марганцевых руд, а также подготовки марганцевого сырья к плавке.

В настоящее время в ферросплавной промышленности основным методом дефосфорации при одновременном обогащении марганцевых руд и концентратов является электрометаллургический, различные варианты которого будут подробно рассмотрены ниже. Электрометаллургический метод основан на использовании различия химического сродства марганца и фосфора к кислороду. При внедрении новых экономичных способов дефосфорации марганцевых концентратов может быть получен большой экономический эффект. Применение мелких и влажных концентратов в плавке снижает технико-экономические показатели и небезопасно для обслуживающего персонала, поэтому при подготовке марганцевых концентратов к электроплавке их сушат.

Одним из наиболее эффективных способов подготовки марганцевого сырья к металлургическому переделу является агломерация. Полученный агломерат содержат 40—50% Mn и <0,9% С, крупность его 5—200 мм. Существует оптимальное содержание углерода в шихте. При увеличении содержания углерода до 8 % происходит оплавление верхних слоев шихты, вследствие чего ухудшается, газопроницаемость и нижние слои шихты остаются непропеченными. Снижение его до 5 % ухудшает прочность агломерата вследствие недостаточного количества жидкой фазы. Необходимость усреднения марганцевых концентратов очевидна. Важной задачей является освоение производства агломерата из карбонатных руд. При этом следует отметить предпочтительность использования в электроплавке углеродистого ферромарганца офлюсованного марганцевого агломерата. Улучшение стойкости офлюсоваяного агломерата добиваются добавками плавикового шпата, железорудного концентрата, доломита и др.

Из опыта подготовки к плавке железных руд известны преимущества метода окомкования перед агломерацией, особенно при использовании в качестве необходимого сырья тонкоизмельченных руд при использовании которых низка скорость спекания. При окатывании на тарельчатом грануляторе с диаметром тарелки 3 м с частотой вращения 12 об/мин была достигнута производительность 1,0—1,2 т/ч с получением прочных окатышей.