Литейное производство марганца

В идеальном случае термически обработанные марганцевые стали могут иметь полностью гомогенизированную мелкозернистую твердую микроструктуру раствора. Размер зерен может быть выполнением температуры заливки, а обработка тепла обычно не влияет на размер зерна. Некоторые из них пытались разработать способы тепловой обработки, которые позволят 1st переделать структуру в перлитную структуру, которая затем может дать уточнение зерна в ходе окончательной термообработки. Эти способы не получили широкого признания или были применены по многим причинам. Одна из причин заключается в том, что эти циклы становятся дорогими из-за высоких температур камеры и длительного времени ожидания. кроме того, сплав обычно не был значительно улучшен этими циклами.
Типичный цикл термической обработки для многих листов атомного номера 25 из стали состоит из нормализации нормализации, за которым следует закалка воды. Этот цикл может снижаться при температуре или при сопоставлении повышенной температуры при начальной температуре отливок. Начальная температура внутри камеры термообработки готова быть близкой к температуре отливки, а затем поднимается с медленной до умеренной скоростью до достижения температуры выдержки. Температура вымачивания обычно высока, чтобы способствовать растворению любого неорганического соединения, которое может быть подарком. Температура, близкая к 2000 ° F, обычно не должна доставлять товар указанному гомогенизирующему результату. Химический состав сплава может в конечном итоге установить температуру замачивания.
Стальные отливки из марганца нуждаются в быстром закалке воды после теплой выдержки. Это гашение должно происходить мгновенно, когда отливки далеки от камеры обработки тепла. скорость этого гашения должна быть достаточно высокой, чтобы предотвратить любое осаждение карбидов. На рисунке 8 показана микроструктура правильно закаленной аустенитной марганцевой стали. Слабая подача резко сократит прочность ткани. в упрочненном состоянии аустенитные марганцевые стальные отливки часто обрабатываются окончательно без особого ухода.
Один предмет, который следует избегать с помощью термообработанного аустенитного литья из марганцовистой стали, нагревается выше 500 ° F. Температура выше или выше этого уровня может привести к осаждению игольчатых карбидов, что может резко снизить прочность. Этот результат - это время и температура, основанные главным образом на более длительных временах и более высоких температурах, каждый из которых приводит к большим потерям ударной вязкости.

Уникальные износостойкие свойства марганцевой стали также в очень хорошем состоянии. В первые дни производства марганцевой стали считалось, что он несовместим, и для формирования деталей используется шлифование. Теперь с современными режущими инструментами можно развернуть, залить и измельчить марганцевые стали. Сталь марганца не работает как другие стали и обычно требует инструментов, изготовленных с отрицательным углом наклона. Кроме того, относительно низкие скорости поверхности с большой глубиной резки дают наилучшие результаты. Эта конструкция обеспечивает высокие усилия резания, а оборудование и инструменты должны быть прочными, чтобы выдерживать эти усилия. Любая болтовня инструмента может добавить к рабочему упрочнению обрабатываемой поверхности. Большая часть резки обычно выполняется без какой-либо смазки. Во время обработки марганца важно непрерывно удалять рабочую зону с последующим разрезом. Небольшие финишные порезы или болтовка инструмента приведут к тому, что твердость будет строиться и сделать оставшуюся поверхность практически невоспроизводимой.
Бурение марганцевых сталей, по возможности, очень сложно, и требуемые отверстия следует отливать в детали по сравнению с пробуренными. Если требуются просверленные отверстия, в эту деталь часто вводят вкладыши из мягкой стали, чтобы можно было просверлить или просверлить загрузочную вставку.

Различные элементы имеют разные функции и эффекты в изнашиваемых деталях отливки из марганцевой стали.

Углеродный элемент. Углерод является одним из двух наиболее важных элементов в марганцевой стали наряду с марганцем. Марганцевые стали - это пересыщенный раствор углерода. Для большинства стандартных марок марганцевой стали углерод и марганец находятся в приблизительном соотношении Mn / C = 10. Таким образом, эти стали обычно содержат 12% Mn и 1.2% C. Это соотношение в основном было задано ограничениями при производстве стали на ранних этапах, и фиксированное соотношение не имеет реального значения. Увеличение содержания углерода увеличивает предел текучести и снижает пластичность. На следующем рисунке показано влияние увеличения содержания углерода на свойства 13% -ной марганцевой стали.

Большинство марганцевых сталей используются при строжке абразивного истирания и в условиях сильного ударного износа, поэтому производители стараются максимально увеличить содержание углерода. Практические ограничения действительно существуют, и когда содержание углерода превышает 1.3%, растрескивание и нерастворенные карбиды границ зерен становятся более распространенными. Марганцевые стали высшего сорта с высоким содержанием марганца превысили верхний предел содержания углерода в 1.3%.

Элемент марганца. Марганец является стабилизатором аустенита и делает возможным это семейство сплавов. Это снижает температуру превращения аустенита в феррит и, следовательно, помогает сохранить полностью аустенитную структуру при комнатной температуре. Сплавы с 13% Mn и 1.1% C имеют начальную температуру мартенсита ниже -328 ° F. Нижний предел содержания марганца в простой аустенитной марганцевой стали составляет около 10%. Повышение уровня марганца приводит к увеличению растворимости азота и водорода в стали. Существуют сплавы премиум-класса с более высоким содержанием углерода и дополнительными легирующими элементами с содержанием марганца от 16 до 25%. Эти сплавы являются собственностью их производителя.

Силиконовый элемент. Техническое содержание кремния в высокомарганцевой стали составляет 0.3% ～ 0.8%. Кремний снижает растворимость углерода в аустените, способствует выделению карбида и снижает износостойкость и ударную вязкость стали. Следовательно, содержание кремния следует контролировать на нижнем пределе спецификации.

Элемент Фосфор. Техническое содержание стали с высоким содержанием марганца составляет P ≤ 0.7%. При выплавке стали с высоким содержанием марганца из-за высокого содержания фосфора в ферромарганце содержание фосфора в стали обычно велико. Поскольку фосфор снижает ударную вязкость стали и облегчает растрескивание отливки, содержание фосфора в стали следует уменьшить в максимально возможной степени.

Серный элемент. Спецификация стали с высоким содержанием марганца требует S ≤ 0.05%. Из-за высокого содержания марганца большая часть серы и марганца в стали соединяется друг с другом с образованием сульфида марганца (MNS) и попадает в шлак. Поэтому содержание серы в стали часто невелико (обычно не более 0.03%). Следовательно, вредное влияние серы на сталь с высоким содержанием марганца выше, чем у фосфора.

Хромовый элемент. Хром используется для повышения прочности на разрыв и сопротивления текучести марганцевых сталей. Часто используются добавки до 3.0%. Хром увеличивает твердость после отжига на твердый раствор и снижает ударную вязкость марганцевой стали. Хром не увеличивает максимальный уровень наклепа или скорость деформационного упрочнения. Для хромосодержащих сортов требуется более высокая температура термообработки, поскольку карбиды хрома труднее растворяются в растворе. В некоторых приложениях хром может быть полезным, но во многих случаях добавление хрома в марганцевую сталь не приносит пользы.

Элемент молибдена. Добавки молибдена в марганцевые стали приводят к нескольким изменениям. Во-первых, снижается начальная температура мартенсита, что дополнительно стабилизирует аустенит и замедляет выделение карбида. Затем добавки молибдена изменяют морфологию карбидов, которые образуются во время повторного нагрева после обработки материала раствором. Обычно образуются межзеренные пленки игольчатых карбидов, но после добавления молибдена осаждающиеся карбиды коалесцируют и диспергируются через зерна. Результатом этих изменений является то, что ударная вязкость стали улучшается за счет добавления молибдена. Еще одним преимуществом добавок молибдена является улучшение механических свойств после литья. Это может быть реальным преимуществом при производстве отливок. Молибден с более высоким содержанием углерода увеличивает склонность к зарождающемуся плавлению, поэтому необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать этого, поскольку полученные механические свойства будут значительно ухудшены.

Никелевый элемент. Никель - сильный стабилизатор аустенита. Никель может предотвратить превращения и осаждение карбидов даже при пониженных скоростях охлаждения во время закалки. Это может сделать никель полезным дополнением к продуктам с большим размером сечения. Повышение содержания никеля связано с повышенной ударной вязкостью, небольшим падением прочности на разрыв и не влияет на предел текучести. Никель также используется при сварке присадочных материалов для марганцевых сталей, чтобы в наплавленном материале не было карбидов. Обычно для получения желаемого результата в этих материалах имеется более низкий уровень углерода наряду с повышенным содержанием никеля.

Алюминиевый элемент. Алюминий используется для раскисления марганцевой стали, что может предотвратить образование точечных отверстий и других газовых дефектов. Обычно в ковше используются добавки 3 фунта на тонну. Повышение содержания алюминия снижает механические свойства марганцевой стали, увеличивая при этом хрупкость и горячий разрыв. На практике для большинства марок марганцевой стали рекомендуется поддерживать остаточное содержание алюминия на довольно низком уровне.

Титановый элемент. Титан может быть использован для раскисления марганцевой стали. Кроме того, титан может связывать газообразный азот в нитриды титана. Эти нитриды являются стабильными соединениями при температурах выплавки стали. После того, как связали, азот больше не доступен, чтобы вызвать сколы в отливках. Титан также может быть использован для уточнения размера зерна, но эффект на более тяжелых участках минимален.

Для условий слабого ударно-абразивного износа:

сталь с высоким содержанием марганца в принципе не может упрочняться. Из-за небольшой силы удара и низких требований к прочности материала можно выбирать материалы с высокой исходной твердостью, такие как трубопровод для транспортировки воздуха и гидравлической передачи, которые могут быть изготовлены из базальтового литого камня. Для второго и третьего бункеров цементной мельницы измельчающая среда мала и сила удара мала, поэтому можно выбрать хрупкие износостойкие материалы, такие как чугун с низким содержанием хрома, чугун с высоким содержанием хрома и даже белый чугун. Срок службы марганцевой стали можно увеличить в 1-4 раза.

Для условий низкого ударного абразивного износа:

Хотя сталь с высоким содержанием марганца может вызывать деформационное упрочнение, ее твердость очень низкая. Из-за низкой ударной силы можно выбрать высокоуглеродистую, высокомарганцевую, средне-марганцевую, бейнитную, низколегированную мартенситную сталь и бейнитный высокопрочный чугун. Например, для футеровки (бункер №1) большого стана срок службы легированной мартенситной стали zg42crmnsi2mo без деформации может быть увеличен в 2–3 раза. Особенно сейчас в качестве мелющей среды при помоле цемента постепенно популяризируется использование литого шара с высоким содержанием хрома, который не соответствует твердости футеровки из высокомарганцевой стали, что ускоряет деформацию футеровки и сокращает срок службы, что свидетельствует о необходимости замены высокомарганцевой стали. При дроблении материала с твердостью по шкале Проктора f ≤ 12 срок службы плиты щековой дробилки 400 × 600, изготовленной из среднелегированной мартенситной стали, может быть увеличен на 20% 50%, а обрезки железа из измельченного материала могут быть отсосаны. улучшают чистоту материала, что способствует увеличению белизны белого цемента и уменьшению небольшой пещеры оксида железа в силикатном кирпиче. Кроме того, небольшой молот-дробилка может быть изготовлен из стали с определенной прочностью 12 кг.

Для условий абразивного износа со средней ударной нагрузкой:

Например, когда энергия удара составляет 4 Дж, это эквивалентно дроблению руды с F = 12-14. В качестве зубчатого колеса можно выбрать мартенситную сталь и модифицированную высокомарганцовистую сталь с лучшей ударной вязкостью, и их износостойкость увеличивается на 20% - 100% по сравнению с высокомарганцевой сталью. Для дробления гранита мы также используем композитную зубчатую пластину с высоким содержанием марганца и литой стали с высоким содержанием хрома. Срок службы марганцевой стали увеличен в 2.5 раза.

Для условий сильного ударно-абразивного износа:

когда энергия удара превышает 5 Дж, а твердость руды составляет f = 16-19, безопасность или износостойкость мартенситной стали в виде зубчатой ​​пластины или облицовочной пластины недостаточна, и по-прежнему требуется серийный материал из стали с высоким содержанием марганца. Например, износостойкость конусной дробилки φ 200 примерно на 50% выше, чем у стандартной высокомарганцевой стали, за счет использования высокомарганцевой стали, модифицированной хромом и титаном, для дробления руды f = 17-19. При дроблении руд f = 12-14 износостойкость увеличивается на 70% - 100%, а это означает, что зазор износостойкости между ними сужается в случае сильного ударного износа. Не исключено, что в условиях сильного удара скорости их деформационного упрочнения близки. Первоначальная твердость модифицированной высокомарганцевой стали выше, а поверхностная твердость модифицированной высокомарганцевой стали остается высокой, достигая примерно hv700, в то время как твердость стандартной высокомарганцевой стали после закалки превышает hv600, но разница в твердости меньше. чем при умеренном ударе, в результате чего разница в износостойкости также уменьшается. Сталь со сверхвысоким содержанием марганца может использоваться для обеспечения нормальной работы некоторых крупногабаритных молотов при сильном ударе. При твердости руды f ≤ 14 срок службы низколегированной мартенситной стали примерно на 50% выше, чем у стандартной высокомарганцевой стали. Для руды с твердостью f> 14 в Китае по-прежнему используется стандартная высокомарганцовистая сталь. На производство и использование модифицированной стали с высоким содержанием марганца влияет высокая стоимость сырья, сложный производственный процесс и строгие требования. В зарубежных странах в качестве материала футеровки в первую очередь выбирают мартенситную сталь, затем широко используется резиновая футеровка. Его срок службы может быть увеличен в 1-5 раз по сравнению со стандартной марганцевой сталью, а также снижены энергопотребление, расход шара, шум мельницы и трудоемкость во время технического обслуживания. Промышленность резиновых изделий Китая разрабатывает этот продукт.