Resposta direta: Flocos eletrolíticos de manganêspode participar da desoxidação do aço enquanto aumenta o teor de manganês do aço fundido. No entanto, eles normalmente não são usados como o único desoxidante profundo. Na maioria das aciarias, eles são usados junto com silício, alumínio ou outros elementos desoxidantes. Seu principal valor reside no ajuste preciso do manganês com carbono, silício, fósforo, enxofre e outras adições indesejadas limitadas.
Qual o papel dos flocos eletrolíticos de manganês na desoxidação da siderurgia?
Após serem adicionados ao aço fundido, os flocos eletrolíticos de manganês geralmente desempenham três funções:
1.Participação na desoxidação do aço fundido
2.Ajustando o conteúdo final de manganês
3.Alterar a forma em que o enxofre existe no aço
Como o manganês eletrolítico participa na desoxidação do aço fundido?
Depois que o manganês entra no aço fundido, ele pode reagir com o oxigênio dissolvido:
O MnO gerado pode entrar na escória ou combinar-se com óxidos como SiO₂ e Al₂O₃ para formar inclusões complexas.
No entanto, o manganês não é um elemento desoxidante forte. Comparado com o alumínio, o manganês tem uma capacidade limitada de reduzir o oxigênio dissolvido quando usado sozinho. Para classes de aço que exigem um baixo teor final de oxigênio, as aciarias geralmente usam uma das seguintes abordagens:
- Desoxidação combinada com manganês e silício
- Desoxidação profunda com alumínio antes do ajuste de manganês
- Corte final de manganês com flocos eletrolíticos de manganês
O valor prático dos flocos eletrolíticos de manganês é, portanto, participar da desoxidação enquanto aumenta precisamente o manganês, em vez de completar todo o processo de desoxidação por si só.
Como os flocos eletrolíticos de manganês ajustam o conteúdo final de Mn?
Manganêsque não é oxidado se dissolve no aço fundido e aumenta o teor final de Mn.
Ao calcular a adição necessária, a aciaria deve considerar:
- Conteúdo atual de Mn do aço fundido
- Intervalo de conteúdo de Mn alvo
- Pureza real dos flocos eletrolíticos de manganês
- Perda de oxidação de manganês
- Recuperação histórica de manganês
- Mn introduzido por ferromanganês, silicomanganês e sucata
- Perdas adicionais de refino e reoxidação
Os flocos eletrolíticos de manganês são particularmente úteis para pequenas correções de composição durante o refino LF ou outros estágios onde a faixa alvo de manganês é estreita.
O manganês pode completar a dessulfurização do aço?
O manganês não pode substituir a dessulfurização da escória.
Depois de entrar no aço fundido, o manganês pode combinar-se com o enxofre para formar MnS, reduzindo o efeito prejudicial do FeS de baixo-ponto de fusão-no desempenho do trabalho-a quente. Sua principal função é alterar a forma dos sulfetos, em vez de remover diretamente o enxofre do aço fundido.
A dessulfurização real ainda depende de:
- Basicidade da escória
- Nível de oxidação de escória
- Temperatura do aço fundido
- Agitação de escória-aço
- Tempo de refinamento
- Volume de escória e condições de contato escória-aço
O manganês pode ajudar a controlar o enxofre e melhorar o desempenho-do trabalho a quente, mas não consegue completar a dessulfurização profunda por si só.
Os flocos eletrolíticos de manganês podem ser usados como o único desoxidante da siderurgia?
Para produções que exigem um baixo teor final de oxigênio, os flocos eletrolíticos de manganês geralmente não são usados como único desoxidante.
Os principais motivos incluem:
- O manganês tem capacidade desoxidante mais fraca que o alumínio
- Alto oxigênio dissolvido faz com que mais manganês seja oxidado em MnO
- A escória oxidante pode reduzir ainda mais a recuperação de manganês
- MnO pode se tornar parte de inclusões complexas
- A reoxidação subsequente pode aumentar novamente o teor de oxigênio
| Objetivo de produção | Abordagem de tratamento comum |
|---|---|
| Redução inicial do oxigênio do aço fundido | Desoxidação combinada com manganês e silício |
| Alcançar um baixo teor final de oxigênio | Alumínio ou outro desoxidante forte |
| Ajuste preciso do conteúdo final de Mn | Adição de flocos eletrolíticos de manganês |
| Reduzindo a captação de carbono e silício | Substituir parte do ferromanganês ou silicomanganês por manganês eletrolítico de alta-pureza |
| Ajustando a composição de inclusão | Controle coordenado da prática de Mn, Si, Al e escória |
O tipo de desoxidante, a sequência de adição, a posição de adição e a condição da escória afetam o resultado final da desoxidação e a composição de inclusão.
Por que usar flocos eletrolíticos de manganês em vez de ferromanganês?
O ferromanganês e o silicomanganês continuam adequados para adição-de manganês em larga escala em tipos de aço convencionais. Os flocos eletrolíticos de manganês são mais adequados quando a captação de carbono, silício e impurezas precisa ser controlada mais de perto.
| Item de comparação | Flocos eletrolíticos de manganês | Ferromanganês |
|---|---|---|
| Conteúdo de manganês | Manganês metálico de alta-pureza | Liga composta principalmente de manganês e ferro |
| Captador de carbono | Geralmente baixo | Depende do grau de alto-, médio- ou baixo-carbono |
| Captador de silício | Geralmente baixo | Depende do grau de ferroliga selecionado |
| Precisão de ajuste | Adequado para ajustes pequenos e precisos de manganês | Adequado para ligas em-grande escala |
| Aplicações comuns | Aço especial, aço com baixo-carbono, aço com baixo-silício e janelas de composição estreita | Aço carbono comum e classes de aço convencionais |
| Consideração de custo | Avaliado de acordo com pureza, recuperação e valor de controle-de composição | Geralmente mais econômico para adição convencional de manganês a granel |
Os flocos eletrolíticos de manganês são mais adequados quando:
- O teor de carbono do aço não deve aumentar significativamente
- O excesso de captação de silício deve ser evitado
- Fósforo, enxofre, selênio ou outras impurezas são estritamente limitados
- A faixa final de Mn é estreita
- O corte da composição é necessário durante o estágio posterior de refino
- O ferromanganês convencional não consegue atingir a composição química alvo
Quando um tipo de aço comum requer apenas uma grande adição de manganês e pode tolerar os elementos introduzidos pelo ferromanganês, a substituição de todo o ferromanganês por flocos eletrolíticos de manganês pode não ser economicamente necessária.
Quando os flocos eletrolíticos de manganês devem ser adicionados ao aço fundido?
Não existe um tempo de adição fixo que se aplique a todas as usinas siderúrgicas. O estágio real deve ser determinado de acordo com o tipo de aço, o teor de oxigênio do aço fundido, a condição da escória e o equipamento de produção disponível.
Adição de flocos eletrolíticos de manganês durante a extração
Durante o vazamento, a corrente de aço pode ajudar a derreter e dispersar os flocos eletrolíticos de manganês, tornando este estágio adequado para ajustes relativamente grandes de manganês.
Os principais riscos operacionais incluem:
- Alto teor de oxigênio no aço fundido pode aumentar a perda de manganês
- Excesso de conversor ou transporte de escória de forno elétrico pode causar reoxidação de manganês
- Os flocos que pousam na superfície da escória podem oxidar antes de entrar no aço fundido
- A adição antecipada aumenta o tempo de contato com a escória oxidante
O controle da escória, a posição de adição e o teor inicial de oxigênio devem, portanto, ser verificados antes da adição de manganês eletrolítico durante o vazamento.
Adição de flocos eletrolíticos de manganês durante o refino LF
O refino LF é geralmente mais adequado para o ajuste preciso do Mn, especialmente após a conclusão da desoxidação preliminar.
As principais vantagens incluem:
- O valor adicional pode ser calculado a partir dos resultados da amostragem
- A atividade de oxigênio do aço fundido é geralmente menor do que durante o vazamento inicial
- A agitação do argônio apoia a fusão e a homogeneização
- A recuperação de manganês é mais fácil de estabilizar
- A faixa de composição final é mais fácil de controlar
Deve ser fornecido tempo suficiente de fusão e agitação antes de outra amostra ser coletada para confirmar a composição.
Adições eletrolíticas pequenas da guarnição do manganês antes da carcaça contínua
Para classes de aço com faixa estreita de Mn final, uma pequena correção pode ser feita antes do lingotamento contínuo.
No entanto, adicionar tarde demais pode causar:
- Fusão incompleta dos flocos eletrolíticos de manganês
- Alta concentração localizada de Mn
- Tempo de homogeneização insuficiente
- Resultados de amostragem não representativos
- Recuperação reduzida devido à reoxidação
Quanto mais próxima a adição estiver do lingotamento contínuo, mais cuidadosamente a quantidade, o tempo de agitação e o procedimento de reinspeção deverão ser controlados.
Como é calculada a adição eletrolítica necessária de manganês?
A adição planejada pode ser estimada usando um cálculo de{0}balanço de massa:
= Peso do aço fundido (t) × Aumento alvo de Mn (%) × 10
÷ Pureza eletrolítica do manganês
÷ Recuperação esperada de manganês
Por exemplo:
- Peso do aço fundido: 50 toneladas
- Mn atual: 0,30%
- Alvo Mn: 0,50%
- Aumento de Mn necessário: 0,20%
- Pureza eletrolítica do manganês: 99,7%
- Recuperação esperada de manganês: 95%
A adição teórica prevista é de aproximadamente 106 kg.
Este cálculo não deve ser tratado como uma adição fixa para cada calor. Os ajustes reais de produção também devem considerar:
- Conteúdo inicial de oxigênio do aço fundido
- Níveis de FeO e MnO na escória
- Estágio de adição
- Temperatura do aço fundido
- Tempo de agitação
- Dados históricos de recuperação
- Mn introduzido por outros materiais
- Tempo de refino subsequente
O aumento alvo de Mn é a diferença entre o valor alvo e o valor medido atual, e não o teor total de Mn do aço acabado.
Quais fatores reduzem a recuperação eletrolítica do manganês?
A recuperação de manganês não é um valor fixo. Flutuações perceptíveis podem ocorrer entre os aquecimentos, mesmo quando o mesmo tipo de aço e especificação eletrolítica de manganês são usados.
| Fator Operacional | Possível efeito |
|---|---|
| Alto oxigênio dissolvido em aço fundido | Mais manganês é oxidado em MnO |
| Escória de transporte fortemente oxidante | O manganês é reoxidado e a recuperação diminui |
| Alto teor de FeO na escória | A perda de oxidação de manganês aumenta |
| Os flocos caem sobre uma espessa camada de escória | O material pode oxidar antes de entrar no aço fundido |
| Baixa temperatura do aço fundido | A fusão e a difusão tornam-se mais lentas |
| Tempo de agitação insuficiente | A composição permanece irregular e os resultados das amostras flutuam |
| Adição muito cedo | O tempo de contato com a escória oxidante aumenta |
| Adição tarde demais | Tempo insuficiente para fusão e homogeneização |
| Estimativa incorreta do peso do aço fundido | Erro sistemático na adição calculada |
| Pureza EMM flutuante | O conteúdo final de Mn torna-se menos consistente |
Quando a recuperação permanece abaixo das expectativas, a aciaria não deve aumentar imediatamente a quantidade de adição para cada calor.
Os seguintes pontos devem ser verificados primeiro:
- Se o controle de escória é estável
- Se a escória FeO é muito alta
- Se os flocos realmente entram no aço fundido
- Se o tempo de adição é apropriado
- Se a temperatura do aço fundido é suficiente
- Se o tempo de agitação e homogeneização é adequado
Como os flocos eletrolíticos de manganês afetam as inclusões no aço?
Flocos eletrolíticos de manganês formam MnO quando participam da desoxidação. Portanto, não devem ser descritos como um material que reduz automaticamente todas as inclusões.
Diferentes sistemas de desoxidação podem produzir:
- Inclusões de MnO
- Inclusões do complexo MnO-SiO₂
- Inclusões complexas de MnO-SiO₂-Al₂O₃
- Inclusões complexas associadas à subsequente precipitação de MnS
Sob condições de desoxidação combinada de manganês-silício, a composição de inclusão pode ser ajustada controlando a química de Mn, Si, Al e escória. O resultado final também depende de:
- Conteúdo inicial de oxigênio do aço fundido
- Sequência de adição de Mn, Si e Al
- Nível superior-de oxidação de escória
- Temperatura do aço fundido
- Tempo de refinamento
- Condições de agitação
- Se ocorre reoxidação
O desempenho-do controle de inclusão não deve ser avaliado apenas pelo número de inclusões. Os seguintes fatores também devem ser revisados:
- Composição de inclusão
- Tamanho de inclusão
- Morfologia de inclusão
- Distribuição dentro do aço
- Comportamento de aglomeração
- Risco de entupimento do bico
- Efeitos na fundição, laminação e desempenho final do aço
Que problemas comuns ocorrem ao usar flocos eletrolíticos de manganês?
Por que a recuperação eletrolítica do manganês está abaixo do esperado?
As causas comuns incluem alto teor de oxigênio dissolvido, transporte excessivo de escória oxidante, flocos remanescentes na camada de escória, tempo de adição inadequado e recuperação real inferior ao valor usado no cálculo.
Os esforços de melhoria devem concentrar-se na prática de desoxidação, no controle da escória e na posição da adição, em vez de apenas aumentar a quantidade de adição.
Por que os flocos eletrolíticos de manganês não derretem completamente?
As causas comuns incluem:
- Baixa temperatura do aço fundido
- Adição excessiva de-lote único
- Intensidade de agitação insuficiente
- Posição de adição longe do aço fundido exposto
- Absorção de umidade ou aglomeração
- Amostragem logo após a adição
O problema pode ser reduzido adicionando o material em lotes, melhorando a posição de adição, aumentando a agitação eficaz e permitindo tempo de homogeneização suficiente.
Por que o conteúdo final do Mn excede a meta?
As possíveis causas incluem:
- O conteúdo original de Mn não foi deduzido
- O manganês introduzido pelo ferromanganês, silicomanganês ou sucata foi ignorado
- O peso do aço fundido foi estimado incorretamente
- Foi utilizado um valor de recuperação esperado inadequado
- A amostragem foi realizada antes da homogeneização completa
- A amostra analítica não era representativa
A base de cálculo, o peso térmico e o procedimento de amostragem devem ser verificados antes de concluir que o produto eletrolítico de manganês causou o desvio.
Quais impurezas devem ser verificadas em flocos eletrolíticos de manganês?
As especificações de aquisição não devem examinar apenas o conteúdo total de Mn. Os seguintes elementos também devem ser controlados:
- Carbono
- Enxofre
- Fósforo
- Ferro
- Silício
- Selênio
Algumas rotas de produção eletrolítica de manganês podem usar aditivos-contendo selênio. Para classes de aço-sensíveis ao selênio, o teor máximo de Se deve ser escrito na especificação de compra, sendo necessários resultados de testes específicos-do lote.
O que as fundições devem verificar ao comprar flocos eletrolíticos de manganês?
| Item de inspeção | Informações para confirmar |
|---|---|
| Conteúdo de manganês | Porcentagem mínima de manganês |
| Conteúdo de carbono | Conteúdo C máximo permitido |
| Conteúdo de enxofre | Conteúdo S máximo permitido |
| Conteúdo de fósforo | Conteúdo máximo permitido de P |
| Conteúdo de ferro | Conteúdo máximo permitido de Fe |
| Conteúdo de silício | |
| Conteúdo de selênio | Teor máximo permitido de Se para classes de aço sensíveis |
| Forma física | Tamanho do floco, espessura e proporção de finos |
| Condição da superfície | Oxidação severa, contaminação por óleo ou material estranho |
| Umidade | Material seco e embalagem interna resistente-à umidade |
| Consistência do lote | COA independente para cada lote de produção |
| Método de embalagem | Sacos de toneladas, revestimentos internos, paletes e etiquetas |
| Requisitos de inspeção | Testes de fábrica ou inspeção-de terceiros |
A condição física dos flocos eletrolíticos de manganês também é importante para a operação da aciaria.
Pulverização severa, absorção de umidade, aglomeração ou contaminação podem afetar:
- Alimentação automática
- Precisão de pesagem
- Velocidade de fusão
- Perda de adição
- Recuperação real de manganês
As especificações de aquisição devem, portanto, confirmar a composição química, a forma dos flocos, a proporção de finos, a embalagem-resistente à umidade e a identificação do lote.
Quais tipos de aço são adequados para flocos eletrolíticos de manganês?
Os flocos eletrolíticos de manganês são mais adequados para:
- Ajuste preciso do teor de Mn do aço fundido
- Limitando a captação adicional de carbono e silício
- Controle rigoroso de fósforo, enxofre, selênio e outras impurezas
- Pequenas correções de composição durante o refinamento posterior
- Produção de aço com baixo-carbono, aço com baixo-silício, aço inoxidável ou ligas de aço especiais
- Classes de aço onde o ferromanganês convencional não consegue atender à janela de composição alvo
Flocos eletrolíticos de manganês podem não ser a opção preferida quando:
- Classes de aço comuns requerem uma grande adição de manganês
- O aço pode tolerar carbono e ferro introduzidos pelo ferromanganês
- O objetivo principal é ligas convencionais-de baixo custo
- A desoxidação, o controle de escória e o controle de recuperação não são estáveis
- O principal requisito é a desoxidação convencional de manganês-silício
A seleção deve ser baseada nos requisitos-de qualidade do aço, no custo efetivo do manganês, na recuperação real e na dificuldade de controle da composição final.
Como as aciarias podem estabilizar o desempenho do manganês eletrolítico?
As aciarias não devem usar um valor empírico de recuperação para cada tipo de aço e cada estágio de adição.
Uma abordagem mais confiável é registrar os seguintes dados para cada bateria:
- Peso de aço fundido
- Conteúdo inicial de Mn
- Conteúdo de Mn alvo
- Adição eletrolítica real de manganês
- Estágio de adição
- Temperatura do aço fundido
- Tempo de agitação
- Escória FeO ou outro indicador de oxidação
- Tempo de amostragem após adição
- Conteúdo final de Mn
- Recuperação real de manganês
Depois de acumular dados de múltiplas corridas, modelos de recuperação separados podem ser estabelecidos para:
- Tocar em-adições de palco
- LF-refinando adições
- Corte final antes do lingotamento contínuo
- Diferentes classes de aço
- Diferentes lotes de fornecimento de manganês eletrolítico
Essa abordagem é mais eficaz para reduzir as flutuações de composição-a-de calor do que simplesmente aumentar a quantidade de adição.
Precisa confirmar os flocos eletrolíticos de manganês corretos para o seu tipo de aço?
Diferentes tipos de aço têm limites diferentes para Mn, C, S, P, Fe, Si e Se. O grau EMM adequado também deve ser compatível com o tamanho do calor, faixa alvo de Mn, estágio de adição e recuperação esperada de manganês.
Forneça:
- Classe de aço ou aplicação principal
- Conteúdo atual de Mn e faixa alvo de Mn
- Limites exigidos para C, S, P, Fe, Si e Se
- Peso de aço fundido por calor
- Quantidade de compra esperada
- Método de embalagem e porta de destino
- Requisitos de COA ou inspeção de terceiros-
Analisaremos sua composição alvo e requisitos de compra e confirmaremos o grau adequado de manganês eletrolítico, limites de impurezas, método de embalagem e arranjo de fornecimento.
