Was ist kohlenstoffarmes Ferromangan?
Ferromangan mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, abgekürzt LC FeMn, ist eine Mangan-Eisenlegierung, bei der der Kohlenstoffgehalt bewusst unter 0,5 Prozent gehalten wird. Handelsübliche Qualitäten enthalten typischerweise 78 bis 88 Prozent Mangan, der Rest besteht aus Eisen und geringen Mengen Silizium, Phosphor und Schwefel. Da es Mangan einführt, ohne den Kohlenstoff zu erhöhen, ist LC FeMn der bevorzugte Manganträger für rostfreie Stähle, legierte Stähle und Stahlsorten mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, bei denen die Kohlenstoffkontrolle von entscheidender Bedeutung ist. Es verbessert die Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit und bewahrt gleichzeitig die Duktilität und Schweißbarkeit des fertigen Stahls.
Rohstoff- und Rohstoffaufbereitung
Die Produktion von LC FeMn beginnt mit manganreichen Ausgangsmaterialien. Manganerz mit 30 bis 50 Prozent Mangan, gesintertes Manganerz und aufbereitete Mangankonzentrate sind die wichtigsten Manganquellen. Das Erz wird zerkleinert, gemischt und auf eine einheitliche Größe gesiebt, damit die Charge im Ofen gleichmäßig reagiert. Als Flussmittel wird Kalk oder Dolomit zugesetzt, um eine basische Schlacke zu bilden, die die Legierung vor Re-oxidation schützt und zur Entfernung von Phosphor und Schwefel beiträgt. Das Reduktionsmittel ist eine siliziumhaltige Legierung, entweder Ferrosilizium oder Siliziumangas, da Silizium Manganoxid aus der Schlacke reduzieren kann, ohne Kohlenstoff in die endgültige Legierung einzuführen.
Hauptproduktionswege für LC FeMn
Silikothermische Raffination
Die silikothermische Raffination ist die am weitesten verbreitete Methode für kohlenstoffarmes Ferromangan. Manganerz, Flussmittel und ein siliziumreiches Reduktionsmittel werden in einen elektrischen Raffinierungsofen gefüllt und bei Temperaturen im Bereich von 1400 bis 1500 Grad Celsius geschmolzen. Silizium im Reduktionsmittel reagiert mit Manganoxid in der geschmolzenen Schlacke und reduziert es zu metallischem Mangan, das an das Metallbad abgegeben wird. Da das Reduktionsmittel wenig oder keinen Kohlenstoff enthält, weist die auf diesem Weg hergestellte Legierung von Natur aus einen niedrigen Kohlenstoffgehalt auf. Der Prozess wird stufenweise durchgeführt, mit einem zweiten Schlackeschritt, um restliches Mangan aus der ersten Schlacke zurückzugewinnen und die endgültige Zusammensetzung zu festigen.
Entkohlungsraffinierung
Der zweite Weg geht von einer Manganschmelze mit höherem Kohlenstoffgehalt aus, normalerweise Ferromangan mit mittlerem Kohlenstoffgehalt oder einer Mischung aus Ferromangan mit hohem Kohlenstoffgehalt und Manganerz, und entfernt Kohlenstoff durch Einblasen von Sauerstoff oder durch Vakuumsauerstoffentkohlung. Kohlenstoff wird zu Kohlenmonoxidgas oxidiert und verlässt das Bad, wodurch der Kohlenstoffgehalt auf unter 0,5 Prozent sinkt. Da Mangan leichter oxidiert als Eisen, muss der Prozess sorgfältig mit einer basischen Schlacke und einer kontrollierten Temperatur kontrolliert werden, um die Manganverluste gering zu halten. Dieser Weg wird bevorzugt, wenn Hersteller von kostengünstigeren, kohlenstoffreichen Rohstoffen ausgehen müssen und die Ofeninfrastruktur bereits vorhanden ist.
Typische Zusammensetzungs- und Qualitätsparameter
| Parameter | Typischer Bereich für LC-FeMn-Sorten |
|---|---|
| Mangan | 78 bis 88 Prozent je nach Note |
| Kohlenstoff | Maximal 0,2 bis 0,5 Prozent |
| Silizium | Maximal 1,0 bis 1,5 Prozent |
| Phosphor | Maximal 0,10 bis 0,30 Prozent |
| Schwefel | Maximal 0,03 Prozent |
| Typischer Größenbereich | 10 bis 50 mm, 10 bis 100 mm oder benutzerdefinierte Brüche |
Genaue Grenzwerte richten sich nach der geltenden nationalen oder internationalen Norm und den Spezifikationen des Käufers. Höhere-Mangangehalte über 85 Prozent Mn erfordern einen Aufpreis, da sie höher-Erz und eine sorgfältigere Schlackenbehandlung erfordern.
Qualitätskontrolle und Inspektion in der Produktion
Eine zuverlässige LC-FeMn-Produktion hängt von der Kontrolle in jedem Schritt ab. Von jeder Schmelze werden nach der Raffinierung Proben genommen und auf Mangan, Kohlenstoff, Silizium, Phosphor und Schwefel analysiert. Die Legierung wird dann in Barren gegossen oder granuliert, zerkleinert und auf die gewünschte Größenordnung gesiebt und auf Größenverteilung, Schüttdichte und innere Festigkeit geprüft. Für jede Charge wird ein Analysezertifikat ausgestellt, und vor dem Versand wird in der Regel eine unabhängige Inspektion durch Dritte veranlasst, um die Chemie und die Größe im Einklang mit dem Vertrag zu überprüfen.
Häufig gestellte Fragen
Wie hoch ist der Kohlenstoffgrenzwert für kohlenstoffarmes Ferromangan?
Kohlenstoffarmes Ferromangan wird im Allgemeinen mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,5 Prozent oder weniger spezifiziert, und viele Premiumqualitäten werden auf maximal 0,2 bis 0,4 Prozent beschränkt.
Warum ist ein niedriger Kohlenstoffgehalt bei der Stahlherstellung wichtig?
Durch die Zugabe von Mangan ohne Kohlenstoff können Stahlhersteller die angestrebten Manganwerte erreichen und gleichzeitig den Kohlenstoff innerhalb der Spezifikation halten. Dies ist für rostfreie Stähle, Bandqualitäten mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und andere Produkte, bei denen überschüssiger Kohlenstoff zu Verhärtung, Sprödigkeit oder Ausschuss führen würde, von entscheidender Bedeutung.
Aus welchen Rohstoffen wird LC FeMn hergestellt?
Die wichtigsten Inputs sind Manganerz oder -sinter, Kalkflussmittel und ein siliziumhaltiges Reduktionsmittel wie Ferrosilizium oder Siliziumangas. Für die Entkohlungsroute wird Ferromangan mit höherem-Kohlenstoffgehalt als Ausgangsschmelze verwendet.
Was ist der Unterschied zwischen silikothermischer Raffination und Sauerstoffentkohlung?
Bei der silikothermischen Raffination wird Silizium zur Reduzierung von Manganoxid verwendet und es wird niemals Kohlenstoff eingeführt, während bei der Entkohlung Kohlenstoff aus einer vorhandenen Schmelze mit Sauerstoff oder Vakuum entfernt wird. Beide können einen Kohlenstoffgehalt von unter 0,5 Prozent erreichen, unterscheiden sich jedoch in Bezug auf Ausgangsmaterial, Ofentyp und Energieverbrauch.
In welchen Größen wird LC FeMn geliefert?
Übliche Liefergrößen sind 10 bis 50 mm und 10 bis 100 mm große Stücke, wobei auch feinere Fraktionen und kundenspezifische Zuschnitte für Fülldrähte oder spezielle Ladesysteme erhältlich sind.
Wie wird die Qualität von LC FeMn überprüft?
Die Qualität wird durch eine chemische Analyse pro-Wärme, ein Analysezertifikat für jede Charge, eine Prüfung der Partikelgröße und eine optionale Inspektion durch Dritte vor dem Versand überprüft.