Utilisations du ferromanganèse à haute teneur en carbone dans la production d'acier, de fonderie et d'alliages

Qu'est-ce que le ferromanganèse à haute teneur en carbone

Le ferromanganèse à haute teneur en carbone appartient à la famille des ferromanganèse, un groupe d'alliages de fer-manganèse dans lequel le fer et le manganèse sont les deux principaux composants. Le membre à haute teneur en carbone de cette famille est défini par sa teneur en carbone, qui se situe entre 2,0 pour cent et 8,0 pour cent. La teneur en manganèse des qualités commerciales est en conséquence élevée, généralement de 65 à 80 pour cent, et c'est cette combinaison d'un grand réservoir de manganèse avec un coût par unité de manganèse relativement faible qui rend l'alliage si largement utilisé.

Parce que le carbone est riche, l'alliage n'est pas destiné à la coupe finale d'une spécification de carbone stricte. Sa valeur réside ailleurs : il se dissout facilement dans l’acier liquide, il réagit fortement avec l’oxygène et le soufre dissous, et ce à un coût bien inférieur à celui des nuances raffinées à faible teneur en carbone. Ces trois propriétés représentent presque toutes les applications décrites ci-dessous.

Utilisez-en un : désoxydation et désulfuration dans la sidérurgie

L’industrie sidérurgique est la plus grande consommatrice de ferromanganèse à haute teneur en carbone. L'acier fondu contient toujours de l'oxygène et du soufre dissous qui doivent être éliminés avant la coulée, et les deux sont traités par le même ajout. Le manganèse a une forte affinité pour les deux éléments, donc l’ajout de ferromanganèse au flux de coulée ou à la poche de coulée abaisse simultanément le niveau d’oxygène et réduit le soufre.

La désoxydation est l'étape qui détermine la quantité d'alliage ajoutée qui reste réellement dans l'acier plutôt que d'être perdue sous forme d'oxyde. Un bain bien désoxydé permet une récupération plus élevée et plus prévisible du manganèse et d'autres éléments d'alliage, et réduit le volume d'inclusions d'oxydes qui autrement seraient piégées dans le produit coulé. La désulfuration est importante pour une autre raison : le soufre favorise le manque de chaleur et la formation d'inclusions sulfurées allongées qui endommagent la ductilité et l'état de surface, en particulier dans les produits laminés et forgés.

Le coût est le point pratique décisif. Une désoxydation efficace peut en principe être obtenue avec des ajouts plus coûteux, mais le ferromanganèse répond à la fois à la désoxydation et à l'alliage de manganèse dans un seul matériau peu coûteux. C'est pourquoi il est décrit comme le désoxydant économique de l'atelier sidérurgique et pourquoi il reste le premier choix pour le chauffage des aciers de construction au carbone et alliés.

Deuxième utilisation : inoculation et nodulisation en fonte

En fonderie, le ferromanganèse est utilisé comme inoculant et dans la production de fonte nodulaire, où son effet sur la formation du graphite constitue le principal avantage.

Supprime la formation de carbure :l'ajout s'oppose à la formation de carbures durs et cassants qui rendent l'usinage difficile et réduisent la ténacité aux chocs.

Favorise la précipitation du graphite :en encourageant le carbone à sortir de la solution sous forme de graphite, l'alliage réduit le temps de nodularisation ou de sphéroïdisation nécessaire pour atteindre la microstructure cible.

Améliore la propreté de la fonte :il réduit le volume et modifie la forme des impuretés en suspension dans le fer en fusion, ce qui améliore la qualité globale de la coulée.

Améliore les performances mécaniques :la combinaison d'une fonte plus propre et d'une meilleure forme de graphite augmente la résistance et la ductilité du fer fini.

Protège le four :la réduction du blocage de la buse du four de fusion permet au métal de circuler librement et prolonge la durée de vie du revêtement du four et de l'ensemble buse.

Utilisez-en trois : agent réducteur pour les ferroalliages à faible teneur en carbone

Le ferromanganèse à haute teneur en carbone et les alliages-riches en manganèse agissent également comme agents réducteurs au sein même de l'industrie des ferroalliages. Ils sont utilisés pour produire des ferroalliages à faible teneur en carbone, où l'alliage de manganèse contenant du carbone - fournit à la fois les unités de manganèse et le pouvoir réducteur nécessaire pour conduire la réaction. Cette utilisation interne relie les deux extrémités de la chaîne du manganèse : le matériau à haute teneur en carbone fabriqué dans le four à arc submergé devient la matière première pour les produits raffinés à faible teneur en carbone utilisés dans les aciers inoxydables et autres aciers à faible teneur en carbone.

Autres utilisations industrielles

Transformation des minéraux :La poudre de ferromanganèse sert de phase de suspension dans la séparation en milieu dense, où sa haute densité est utilisée pour flotter et couler les fractions de minerai.

Fabrication de soudures et d’électrodes :la poudre est utilisée dans les formulations de revêtement d'électrodes, où elle apporte du manganèse au métal fondu et aide à stabiliser l'arc.

Industrie électrique :le manganèse récupéré de l'alliage est utilisé dans la préparation de manganèse de haute pureté pour les applications semi-conductrices et électroniques.

Industrie chimique :l'alliage est une matière première pour la fabrication de produits chimiques et de composés à base de manganèse-.

Utilisation générale en fonderie et ferroalliages :comme support de manganèse partout où un ajout élevé et peu coûteux de manganèse est requis.

Prises ensemble, ces utilisations expliquent pourquoi la demande de ferromanganèse à haute teneur en carbone suit à la fois la production d'acier et l'activité de fonderie : il ne s'agit pas d'un alliage à application unique-mais de l'ajout standard de manganèse en vrac dans plusieurs industries à la fois.

Foire aux questions

Q : Quelle teneur en carbone définit le ferromanganèse à haute teneur en carbone ?
Le ferromanganèse à haute teneur en carbone est défini par une teneur en carbone comprise entre 2,0 pour cent et 8,0 pour cent, le manganèse étant le principal élément d'alliage et le fer le reste.

Q : Quelles sont les principales utilisations du ferromanganèse à haute teneur en carbone ?
Les trois principales utilisations sont la désoxydation et la désulfuration dans la fabrication de l'acier, l'inoculation et la nodularisation dans la production de fonte, et l'utilisation comme agent réducteur dans la fabrication de ferroalliages à faible teneur en carbone.

Q : Pourquoi le ferromanganèse est-il choisi au lieu d'un désoxydant plus pur ?
Parce qu'il élimine l'oxygène et le soufre tout en fournissant également le manganèse dont la plupart des aciers ont besoin, un ajout à faible coût fait donc le travail de deux. C’est cette combinaison qui maintient le coût de désoxydation par tonne d’acier à un faible niveau.

Q : Comment le ferromanganèse améliore-t-il la qualité de la fonte ?
Il décourage la formation de carbure, favorise la précipitation du graphite, raccourcit le temps de nodularisation et réduit la quantité et la forme nocive des impuretés dans la fonte en fusion, ce qui améliore la coulée.

Q : Le ferromanganèse est-il utilisé en dehors des aciéries et des fonderies ?
Oui. La poudre de manganèse-est utilisée dans la séparation des milieux denses et dans les revêtements d'électrodes de soudage, et l'alliage est également une matière première pour le manganèse de haute pureté et les produits chimiques à base de manganèse.

Q : Le ferromanganèse à haute teneur en carbone peut-il être utilisé pour les aciers à faible teneur en carbone ?
Pas comme ajout final, car cela augmenterait la teneur en carbone. Il est plutôt utilisé plus tôt dans le processus ou comme matière première pour produire les ferroalliages à faible teneur en carbone qui sont ajoutés à la fin de la chaleur.