高炭素フェロマンガン製造における品質管理のポイント

高炭素フェロマンガンの品質が意味するもの

高炭素フェロマンガンは、製鉄用の主力マンガン添加剤です。これは、サブマージアーク炉内でマンガン鉱石を炭素熱還元することによって製造されるため、製品には常に高い炭素レベル (通常は 6 % ～ 8 % の範囲) が含まれており、さらにその後の単純な精製では除去できないシリコン、リン、硫黄も含まれています。したがって、この業界における品質管理は、炉に出炉されるずっと前から始まります。完成した合金の化学的性質は、鉱石の混合物、還元剤、還元プロセスの熱バランスによって主に決まります。

グレードは国際的には ISO 5446 に基づいて、中国では GB/T 3795 に基づいて分類されており、各グレードの正確な制限はバイヤーとサプライヤーの間で合意されています。マンガン、炭素、シリコン、リン、硫黄は炉内で異なる挙動を示すため、各要素は生産チェーン内で独自の制御ポイントを必要とします。

原材料管理

マンガン鉱石、コークス、フラックス、電極ペーストのすべてのサプライヤーは、書面による仕様に照らして承認され、一定のサイクルで再評価される必要があります。{0}鉱石が主要な変数です。マンガン含有量が金属の収率を設定し、Mn/Fe 比が達成可能な品位を設定し、シリカとアルミナの含有量がスラグの体積と粘度を設定し、リン含有量がほぼ完全に金属に浸透するため、製品のリンの上限を設定します。好ましくない P/Mn 比を持つ鉱石は、炉でいかなる調整をしても硬化させることができないため、実際の制御手段はブレンドのみであり、装入前に目標グレードに対してブレンドを計算する必要があります。

鉱石: 受領時に Mn、Fe、SiO2、Al2O3、P、水分およびサイズ分布を分析し、ロットごとに備蓄分別を実施

コークス: 固定炭素、灰分、揮発性物質、水分、反応性。炭素率が金属中の還元度と炭素の両方を決定するため

フラックス: CaO および MgO 含有量を検査した石灰石またはドロマイト。スラグに予想通り溶解するサイズ分率を備えています。

電極ペーストと返された微粒子: 炉のバランスが崩れないように灰と水分を管理

水分は装入物の有効重量と炉の熱負荷を変化させるため、特に注意が必要です。水分補正を行わずに湿潤鉱石重量に基づいて計算された料金は、製品の炭素とシリコンの説明できないドリフトの最も一般的な原因の 1 つです。

炉とプロセスパラメータの制御

酸化マンガンの還元には高温の流動性スラグが必要で、このプロセスは通常、スラグの塩基度を狭い範囲、通常は CaO と SiO2 の比として 1.2 ～ 1.4 付近に保持して実行されます。これにより、酸化マンガンの活性が十分に低く保たれ、スラグの作業性を維持しながらスラグへのマンガンの損失が制限されます。エネルギー消費量は通常、合金 1 トンあたり 3000 ～ 4000 kWh 程度であるため、小規模炉の非効率性はマンガンユニットのコストにすぐに現れます。

オペレーターは装入物の組成と重量、炭素率、スラグの塩基度、電極の位置と消費量、炉の出力、出湯温度、出湯頻度を記録し傾向を示す必要があります。金属中のシリコンは、最も有用な単一の早期警告です。上昇が遅いということは、炉が高温になりすぎているか、炭素が多すぎることを意味します。修正しないと、それに伴って炭素が上昇し、スラグの流動性が変化し、マンガンの回収率が低下します。ケイ素を増やすと、鉄鋼メーカーが許容しなければならないケイ素も増加します。これは、低ケイ素鋼種において最も重要です。-

サンプリング、分析、検査

品質管理は、サンプルがロットを代表する場合にのみ機能します。タッピング中に採取され、加熱用の複合サンプルに組み合わされたバスまたは取鍋サンプルは、凝固したインゴットの上部から単一のグラブを採取するよりも信頼性が高く、より硬い相の分離によって分析が偏らないように、粉砕された製品は適切な分割ルーチンを使用してサイズを縮小した後にサンプリングする必要があります。

標準的な手法では、プラント内での迅速な分析と認定された実験室検証を組み合わせています。マンガンは滴定法または電位差法、炭素と硫黄は赤外線検出による燃焼、シリコンは重量法または誘導結合プラズマ発光法、リンは分光測光法です。結果は加熱ごとに記録され、管理図と比較され、顧客の苦情が請求に遡って追跡できるようにサンプルとともに保存されます。最終検査ステップでは、化学組成、塊サイズ分布、微粉含有量、表面状態、水分、およびパッキングが対象となります。契約で義務付けられている輸出ロットには、独立した第三者による検査を追加できます。-

納期管理と継続的改善

製品は、合意された塊サイズ（通常は 10 mm ～ 50 mm または 10 mm ～ 100 mm で、微粉分を制限して）で発送し、重量を量り、熱によってラベルを付ける必要があります。これにより、保管および輸送のトレーサビリティが維持されます。湿気の吸収は重量に関する紛争や顧客の工場での炉の問題の両方を引き起こすため、バッグまたはドラム缶は乾燥させて密封する必要があります。

改善は閉ループとして組織される必要があります。仕様外の結果をすべて記録し、その熱の装入と炉のデータを使用して原因を分析し、是正措置に同意して、次のロットで検証します。{0}規律ある記録と明確な責任を伴う単純なシステムは、通常、従わない複雑なシステムよりも優れたパフォーマンスを発揮します。実際に見つかっている最も一般的な根本原因は、装入物内の水分、鉱石の品質の変動、サンプルの準備不良、炉のオーバードライブによる生産量の追跡などです。これらのそれぞれは、最終製品の選別ではなく、材料管理とプロセス規律によって対処されます。-

よくある質問

Q: 高炭素フェロマンガン生産における主な品質管理ポイントは何ですか?
原材料のグレーディング、電荷と水分の管理、スラグの塩基性と炉の温度、管理されたサンプリングと分析、納品検査はすべて熱ごとの記録に関連付けられています。-

Q: フェロマンガンにおいてリンがそれほど重要なのはなぜですか?
炭素熱還元中にリンを除去することはできないため、鉱石中のリンレベルが合金に入り、鋼の最終的なリン含有量が決まります。鉱石の選択と混合が唯一の有効な制御です。

Q: シリコン含有量が予想外に増加するのはなぜですか?
シリコンの上昇は通常、炉が熱すぎるか還元剤が多すぎることを意味し、これにより炭素が上昇し、スラグへのマンガンの損失も増加します。次のタップの前に、充電と電力の設定を修正する必要があります。

Q: 化学分析のためにサンプルはどのように採取すればよいですか?
単一表面サンプルではなく、加熱ごとに出湯流または取鍋から複合サンプルを採取し、偏析によって結果が偏らないように、サイズを小さくした後に製品サンプルを粉砕して分割します。

Q: 高炭素フェロマンガンと中または低炭素フェロマンガンの違いは何ですか?
高炭素グレードは炭素熱精錬から直接得られ、およそ 6 % ～ 8 % の炭素を含みます。中炭素および低炭素グレードは、酸素を使用して高炭素合金を精製するか、またはケイ素熱法によって製造されます。これにより炭素は削減されますが、コストが増加します。

Q: フェロマンガンの供給にはどの基準が適用されますか?
ISO 5446 はフェロマンガンを国際的に規定しており、GB/T 3795 は中国のグレードをカバーしています。契約書には、グレード、分析限界、塊サイズ、および承認に使用されるサンプリングと分析方法を記載する必要があります。