Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
В прошлом хранение марганца было организовано плохо. О несомненной расточительности в использовании марганца при производстве стали свидетельствуют статистические данные Вигноса. Годовое потребление марганца в виде ферросплавов составляет в США около 680 000 г, или около 5 240 г металлического марганца на 1 г стали в слитках. Подсчитано также, что для получения 1 т стали в слитках в промышленности потребляют 16,5 кг марганца в виде руды и 3,1 кг в виде скрапа — итого 19,6 кг марганца. Выход марганца составляет около 30%, остальные 70 % являются отходами при производстве ферромарганца в доменной печи и в процессах получения чугуна и стали. О потерях марганца при производстве ферросплавов в доменной печи упоминалось во второй главе. Эти потери составляют, по крайней мере, 15%, а иногда и больше, и распределяются примерно поровну между шихтой и шлаком. Кейс и Клегг полагают, что обычные доменные печи не являются лучшим агрегатом для выплавки ферромарганца и что технология процессов требует дальнейшего изучения. Они считают, что, по-видимому, применение воздуха, обогащенного кислородом, или повышенных температур в печи должно способствовать увеличению производительности печей и лучшему восстановлению марганца. Вследствие более высокого давления в колошнике доменной печи будет уменьшаться скорость выхода печных газов, а следовательно, и потери марганца с отходящими газами. Решение одной только этой последней проблемы может дать в США экономию около 60 000 г металлического марганца.
Большое количество марганца теряется в мартеновских печах. По данным Вигноса, теряется около 85% Mn, загружаемого в печь. Специальный комитет по хранению марганца при американском институте чугуна и стали (American Iron and Steel Institute) привел данные по сталелитейным заводам общей производительностью 65 млн. т стали в год. Средний состав 4 929 927 т промежуточно скаченного шлака был следующий: 26,47% Fe; 9,13% Mn; 21,27% SiO2; 3,6% Р2О5. Средний состав конечного шлака: 16,06% Fe; 5,04% Mn; 14,74% SiO2; 2,37% P2O5. Общие потери марганца, подсчитанные по данным анализов, в пересчете на количество шлака составили 851 600 т, что, по мнению Вигноса, превышает общее количество обычного ферромарганца, потребляемого американской сталеделательной промышленностью.
Вопрос хранения марганца в процессе производства стали очень сложен. Экономное его использование и восстановление из шлака тесно связано с сохранением определенного содержания серы и фосфора в стали и кремния в чугуне. Эта проблема сравнительно недавно рассматривалась в работе Бабкока.
Очевидно, потери марганца в мартеновских печах можно уменьшить, если сократить объем шлака. В свою очередь, объем шлака в мартеновской печи зависит от содержания кремния в чугуне, поступающего из доменной печи. Вигнос полагает, что если доменные печи смогут давать передельный чугун с содержанием кремния меньше 0,5%, то скачивание шлака можно не проводить и ограничиться однократным процессом ошлаковывания. Это мероприятие может привести к увеличению использования марганца на 15—40%; соответственно значительно уменьшается объем шлака. Использование чугуна с малым содержанием кремния рекомендуется также Бабкоком. Количество кремния в чугуне может быть снижено одним из следующих способов промежуточного окисления: с использованием окалины после прокатки; железной руды; воздуха или кислорода. Процесс ведут в конвертере с основной или нейтральной футеровкой, который располагают между доменной и мартеновской печами. Можно было бы предполагать, что марганец удаляется из передельного чугуна одновременно с кремнием и так же интенсивно, но это предположение не обосновано.
Данные Бабкока свидетельствуют о том, что использование чугуна с высоким содержанием марганца мало выгодно при производстве низкоуглеродистых сталей, а Вигнос приходит к выводу о том, что марганцово-силикатный шлак, полученный в результате дисилицирования чугуна может быть с успехом использован в дальнейшем для получения силикомарганца в дуговой электрической печи; такой процесс описан на стр. 60—61.
Согласно литературным и практическим данным, значительная экономия марганца может быть достигнута в результате разработки рациональных методов введения ферромарганца в печь и в ковш. Известно, что значительное количество марганца может быть потеряно при его добавке в кипящие стали. При производстве спокойных сталей наибольшее использование марганца достигается при введении кремния раньше ферромарганца. Однако при этом следует придерживаться определенного предела в отношении количества вводимого кремния, поскольку слишком высокое его содержание приводит к восстановлению фосфора в шлаке и переходу его в металл. Вигнос считает, что использование марганца может возрасти от 50—70 до 65—85% (в зависимости от сорта стали) при увеличении содержания кремния до допустимых, с точки зрения восстановления фосфора, пределов.
При введении марганца в печь его потери составляют около 5—10%, причем считают, что основное количество теряется при выпуске и разливке. Введение тонко размолотого ферросилиция в струю сокращает эти потери. Марганец лучше всего добавлять прямо в ковш — в тех случаях, когда это возможно; при этом до минимума уменьшаются потери. По данным Бабкока, высокое использование марганца достигается при немецкой практике сталеварения, когда металл выпускают в наклоненные ковши и добиваются уменьшения смешивания воздуха и шлака с расплавленным металлом.
Ниже приводятся значения коэффициента использования марганца при различных способах выплавки стали (по Бабкоку), %:
