|
цветной прокат - марганец
Марганец
Основной потребитель марганца - черная металлургия, расходующая в
среднем около 8-9 кг марганца на 1 т выплавляемой стали. Для введения
марганца в сталь применяют чаще всего его сплавы с железом -
ферромарганец (70 - 80% марганца, 0,5 - 7,0% углерода, остальное железо
и примеси). Выплавляют его в доменных и электрических печах.
Марганец необходим в производстве стали, и сегодня ему нет эффективной
замены. С введением марганца в ванну с расплавом, он выполняет
несколько функций. При раскислении и рафинировании стали марганец
восстанавливает оксиды железа, превращаясь в оксид марганца, который
устраняется в виде шлака. Марганец взаимодействует с серой, и
образовавшиеся сульфиды также переходят в шлак. Алюминий и кремний,
хотя и служат раскислителями наряду с марганцем, не способны выполнять
функцию десульфуризации. Введение элемента № 25 вызывает замедление
скорости роста зерна при нагреве, что приводит к получению
мелкозернистой стали. Известно также, что алюминий и кремний, напротив,
ускоряют рост зерен.
Марганец вводят в доменную шахту именно для того, чтобы удалить серу из
чугуна. Сродство к сере у марганца больше, чем у железа. Элемент №25
образует с ней прочный легкоплавкий сульфид MnS. Сера, связанная
марганцем, переходит в шлак. Этот способ очистки чугуна от серы прост и
надежен.
Способность марганца связывать серу, а также ее аналог – кислород
широко используется и в производстве стали. Еще в прошлом веке
металлурги научились плавить «зеркальный» чугун из марганцовистых
железных руд. Этот чугун, содержащий 5...20% марганца и 3,5...5,5%
углерода, обладает замечательным свойством: если его добавить к жидкой
стали, то из металла удаляются кислород и сера. Изобретатель первого
конвертора Г. Бессемер использовал зеркальный чугун для раскисления и
науглероживания стали.
Вводить марганец в сталь в процессе плавки можно при использовании
ферросплавов. Еще в 19 в. металлурги научились выплавлять зеркальный
чугун, содержащий 5–20% марганца и 3,5–5,5% углерода. Пионером в этой
области стал английский металлург Генри Бессемер. Зеркальный чугун,
подобно чистому марганцу, обладает свойством удалять из расплавленной
стали кислород и серу. В те времена зеркальный чугун получали в
доменной печи путем восстановления содержащих марганец шпатовых
железняков, ввозимых из Рейнской Пруссии – из Штальберга.
Бессемер приветствовал дальнейшее развитие производства марганцевых
сплавов, и под его руководством Гендерсон организовал в 1863 на заводе
Феникс в Глазго производство ферромарганца – сплава, содержащего 25–35%
марганца. Ферромарганец обладал преимуществами перед зеркальным чугуном
при производстве стали, так как придавал ей большую вязкость и
пластичность. Наиболее экономически выгодный способ производства
ферромарганца – выплавка в доменной печи.
Несмотря на то, что получение ферромарганца Гендерсоном было технически
прогрессивным процессом, этот сплав долгое время не находил применения
из-за трудностей, возникающих при выплавке. Промышленная выплавка
ферромарганца в России началась в 1876 в доменных печах
Нижне-Тагильского завода. Русский металлург А.П.Аносов еще в 1841 в
своем труде «О булатах» описал добавление ферромарганца в сталь. Кроме
ферромарганца в металлургии широкое применение находит силикомарганец
(15–20% Mn, около 10% Si и меньше 5% С).
Марганец обычно вводят в сталь вместо с другими элементами – хромом,
кремнием, вольфрамом. Однако есть сталь, в состав которой, кроме
железа, марганца и углерода, ничего не входит. Это так называемая сталь
Гадфилда. Она содержит 1...1,5% углерода и 11...15% марганца. Сталь
этой марки обладает огромной износостойкостью и твердостью. Ее
применяют для изготовления дробилок, которые перемалывают самые твердые
породы, деталей экскаваторов и бульдозеров. Твердость этой стали
такова, что она не поддается механической обработке, детали из нее
можно только отливать.
В 1878 девятнадцатилетний шеффилдский металлург Роберт Гадфилд
приступил к изучению сплавов железа с другими металлами и в 1882
выплавил сталь с 12%-ым содержанием марганца. В 1883 Гадфилду был выдан
первый британский патент на марганцовистую сталь. Оказалось, что
закалка стали Гадфилда в воде придает ей такие замечательные свойства,
как износостойкость и увеличение твердости при длительном действии
нагрузок. Эти свойства сразу нашли применение при изготовлении
железнодорожных рельсов, гусениц тракторов, сейфов, замков и многих
других изделий.
В технике широко применяются тройные сплавы марганец-медь-никель –
манганины. Они обладают большим электрическим сопротивлением, не
зависящим от температуры, но зависящим от давления. Поэтому манганины
используются при изготовлении электрических манометров. Действительно,
обычным манометром нельзя измерить давление в 10 тыс. атмосфер, это
можно сделать электрическим манометром, заранее зная зависимость
сопротивления манганина от давления.
Интересны сплавы марганца с медью (особенно 70% Mn и 30% Cu), они могут
поглощать энергию колебаний, это находит применение там, где необходимо
уменьшить вредные производственные шумы.
Как показал Гейслер в 1898, марганец образует сплавы с некоторыми
металлами, например с алюминием, сурьмой, оловом, медью, отличающиеся
способностью намагничиваться, хотя они и не содержат ферромагнитных
компонентов. Это свойство связано с наличием в таких сплавах
интерметаллических соединений. По имени первооткрывателя подобные
материалы называются сплавами Гейслера.
Основной потребитель марганцевой руды - ферросплавные заводы. Здесь в
результате различных технологических процессов получают сплавы марганца
(с железом, кремнием) или металл в чистом виде. Дальше путь марганца
лежит в сталеплавильный цех.
В медицине некоторые соли марганца (например, KMnO4) применяют как
дезинфицирующие средства.
|
|
ПРОДУКЦИЯ 
