Lựa chọn Feromangan và Thực hành Tốt nhất cho Luyện thép
Feromangan là hợp kim ferro được tiêu thụ nhiều thứ hai trong luyện thép toàn cầu sau ferosilic, với mức tiêu thụ hàng năm vượt quá 15 triệu tấn mét. Mọi mác thép thương mại đều chứa mangan — thường dao động từ 0.30% trong thép kết cấu đơn giản đến hơn 13% trong thép chống mài mòn mangan austenitic — và feromangan là nguồn kinh tế và được sử dụng rộng rãi nhất để đưa nguyên tố thiết yếu này vào. Việc chọn đúng cấp feromangan và áp dụng với thực hành bổ sung phù hợp ảnh hưởng trực tiếp đến kiểm soát thành phần thép, chi phí sản xuất và chất lượng sản phẩm cuối cùng. Hướng dẫn này xem xét ba cấp feromangan chính — carbon cao, carbon trung bình và carbon thấp — và cung cấp hướng dẫn thực tế cho việc lựa chọn và ứng dụng trong các hoạt động luyện thép hiện đại.
Ba cấp feromangan được phân biệt chủ yếu bởi hàm lượng carbon, xác định ứng dụng phù hợp. Feromangan carbon cao (HC FeMn) chứa 6–7% carbon cùng với 65–80% mangan, là cấp kinh tế nhất cho thép mà việc hấp thụ carbon có thể chấp nhận được — bao gồm phần lớn thép kết cấu carbon và hợp kim thấp. Feromangan carbon trung bình (MC FeMn) với 1–1.5% carbon và 75–85% mangan được sử dụng cho mác thép cần kiểm soát carbon chặt chẽ hơn. Feromangan carbon thấp (LC FeMn) với ≤0.5% carbon và 80–90% mangan dành cho mác thép cực thấp carbon bao gồm thép IF, thép điện và một số thép không gỉ. Chênh lệch giá giữa các cấp này đáng kể — HC FeMn thường rẻ hơn LC FeMn 30–40% trên mỗi đơn vị mangan.
Mangan phục vụ hai vai trò cơ bản trong luyện thép: khử oxy và hợp kim hóa. Là chất khử oxy, mangan phản ứng với oxy hòa tan tạo thành oxyt mangan (MnO), có điểm nóng chảy thấp hơn silic (SiO₂) hoặc alumin (Al₂O₃). Điểm nóng chảy thấp hơn này có nghĩa là MnO dễ dàng kết hợp với các sản phẩm khử oxy khác tạo thành thể tạp xỉ điểm nóng chảy thấp có thể dễ dàng loại bỏ bằng cách nổi. Vì lý do này, mangan gần như luôn luôn là chất khử oxy đầu tiên được bổ sung. Khử oxy mangan điển hình làm tăng tỷ lệ thu hồi của các chất khử oxy tiếp theo (nhôm và silic) thêm 10–20%. Trong thực tế, hầu hết các nhà luyện thép đạt được khử oxy mangan và hợp kim hóa đồng thời — việc bổ sung feromangan phục vụ cả hai mục đích trong một thao tác duy nhất.
Đóng góp hợp kim hóa của mangan rất phong phú và được tài liệu hóa tốt. Trong dung dịch rắn, mangan cung cấp cường hóa dung dịch rắn và tinh chế hạt, đóng góp khoảng 5–6 MPa tăng giới hạn chảy cho mỗi 0.1% mangan bổ sung. Trong thép HSLA, hàm lượng mangan 1.0–1.7% hoạt động cộng hưởng với kết tủa vi hợp kim để đạt giới hạn chảy 350–690 MPa trong khi duy trì khả năng hàn tuyệt vời.
Lộ trình luyện thép ảnh hưởng đáng kể đến thực hành bổ sung feromangan và tỷ lệ thu hồi. Trong lò oxy cơ bản (BOF), HC FeMn thường được bổ sung trong quá trình rót với tỷ lệ 5–15 kg mỗi tấn thép, tỷ lệ thu hồi 85–95%. Trong lò hồ quang điện (EAF), feromangan có thể nạp cùng phế liệu hoặc bổ sung vào ladle khi rót, tỷ lệ thu hồi 90–98%. Bổ sung tại lò ladle (LF) để điều chỉnh mangan cuối cùng thường đạt tỷ lệ thu hồi 95–100%.
Thông số kỹ thuật chất lượng cho feromangan vượt quá hàm lượng mangan và carbon cơ bản. Phốt pho là tạp chất quan trọng nhất — không thể loại bỏ trong luyện thép và tích lũy trong thép tái chế. Hình thức vật lý của hợp kim cũng quan trọng không kém: kích thước cục 10–100 mm là tiêu chuẩn cho bổ sung BOF và EAF.
Khi đánh giá nhà cung cấp feromangan, các nhà máy thép nên xem xét nhiều yếu tố ngoài giá cơ bản mỗi tấn. Thỏa thuận cung ứng dài hạn với nhà sản xuất hợp kim ferro đủ tiêu chuẩn mang lại giá trị nhất quán nhất theo thời gian.
