Ферромальт: состав и применение¶

Ферромальт — это ферросплав на основе железа и марганца, получаемый преимущественно из марганцевых руд и используемый главным образом в металлургии для раскисления и легирования стали. По химическому составу ферромарганец занимает промежуточное положение между передельным (высокоуглеродным) и среднеуглеродным ферромарганцем, а его отличительной особенностью является повышенное содержание кремния и относительно невысокая концентрация углерода. Термин встречается в технической и переводной литературе, а также в описаниях продукции металлургических комбинатов.

¶Терминология и место среди ферросплавов

Ферросплавы — это сплавы железа с другими элементами (марганцем, кремнием, хромом, титаном и др.), которые вводят в жидкую сталь для придания ей нужных свойств. Ферромарганец — один из наиболее массовых ферросплавов: на него приходится значительная доля мирового производства марганцевых сплавов.

В классификации марганцевых ферросплавов обычно выделяют:

• Высокоуглеродный (передельный) ферромарганец — содержание углерода 6–8 %, марганца 70–80 %.
• Среднеуглеродный ферромарганец — углерод 1–2 %, марганец 75–85 %.
• Низкоуглеродный ферромарганец — углерод до 0,5–1 %, марганец 80–90 %.
• Металлический марганец — содержание марганца свыше 90–95 %.

Название «ферромальт» в разных источниках может применяться как торговое, устаревшее или переводное обозначение одного из марок марганцевых ферросплавов, нередко с акцентом на повышенное содержание кремния. Из-за отсутствия единого стандартизированного определения термин следует воспринимать осторожно: в строгой технической документации чаще используются наименования «ферромарганец» с указанием марки и содержания углерода.

¶Состав и свойства

Основу сплава составляют железо и марганец. Типичные пределы содержания элементов для марганцевых ферросплавов:

Повышенное содержание кремния снижает температуру плавления сплава и влияет на его поведение при вводе в сталь. Высокое содержание фосфора считается нежелательным: фосфор ухудшает пластичность и хладостойкость готовой стали, поэтому к марганцевым ферросплавам предъявляют жёсткие ограничения по этому элементу.

Физические свойства зависят от марки: плотность составляет примерно 6,5–7,3 г/см³, температура плавления — в диапазоне 1200–1350 °C. Сплавы с меньшим содержанием углерода обычно имеют более высокую температуру плавления.

¶Технология получения

Сырьём служат марганцевые руды — оксидные (пиролюзит, псиломелан, браунит) и карбонатные (родохрозит, манганокальцит). Основные месторождения сосредоточены в ЮАР, Австралии, Габоне, Бразилии, Индии, Казахстане, а также в Грузии (Чиатура).

Производство ведут двумя основными способами:

1. Руднотермическая (карботермическая) плавка — восстановление оксидов марганца углеродом (коксом, углём) в руднотермических электропечах. Этим способом получают высокоуглеродный ферромарганец.
2. Металлотермические и рафинировочные процессы — для получения средне- и низкоуглеродных марок применяют продувку кислородом, обработку силикомарганцем или алюминотермию.

Ключевая проблема производства — высокое сродство марганца к кислороду и значительные потери металла с шлаком и газами, поэтому важны тщательный подбор шихты, контроль основности шлака и температурного режима.

¶Применение

Главный потребитель марганцевых ферросплавов — чёрная металлургия. Марганец выполняет две функции:

• Раскисление — связывает растворённый кислород, снижая его вредное влияние на качество стали.
• Легирование — повышает прочность, твёрдость, износостойкость и прокаливаемость стали.

Марганец входит в состав практически всех массовых марок стали, поскольку одновременно служит технологически удобным раскислителем и упрочняющим элементом. Особенно велика его роль в производстве:

• конструкционных и низколегированных сталей;
• высокомарганцевых сталей (например, стали Гадфильда с 12–14 % Mn), отличающихся высокой износостойкостью при ударных нагрузках;
• рельсовой, броневой и инструментальной стали;
• некоторых марок чугуна.

Кроме металлургии, марганец и его соединения применяют в производстве сухих батарей, стекла, керамики, удобрений и химических реагентов, однако ферросплавы как таковые используются преимущественно в металлургическом переделе.

¶Экономические и рыночные аспекты

Марганцевые ферросплавы — биржевой и контрактный товар с выраженной зависимостью от цен на руду, электроэнергию и кокс. Производство энергоёмко: расход электроэнергии на выплавку высокоуглеродного ферромарганца может достигать нескольких тысяч киловатт-часов на тонну. Поэтому заводы размещают вблизи источников дешёвой электроэнергии и рудной базы.

Крупнейшие производители расположены в Китае, Индии, ЮАР, Норвегии, Украине и Казахстане. Россия также располагает мощностями по выпуску марганцевых ферросплавов, ориентированными на внутренний рынок металлургии.

¶Стандартизация и контроль качества

В международной практике марки ферромарганца нормируются национальными и отраслевыми стандартами, в которых заданы пределы по марганцу, углероду, кремнию, фосфору и сере. Поставки осуществляют в виде слитков, гранул или дробленого материала определённой фракции, что важно для удобства загрузки в сталеплавильные агрегаты.

Контроль качества включает химический анализ каждой партии, проверку гранулометрического состава и влажности. Отклонения по фосфору и сере считаются наиболее критичными, поскольку эти примеси переходят в сталь и ухудшают её эксплуатационные свойства.

¶Терминологическая неоднозначность

Следует учитывать, что «ферромальт» не является общепринятым стандартным наименованием в ГОСТах и международных классификаторах. В зависимости от контекста под этим словом могут подразумевать:

• конкретную марку марганцевого ферросплава с повышенным кремнием;
• переводной или торговый вариант названия ферромарганца;
• устаревшее обозначение, встречающееся в старой технической литературе.

При работе с технической документацией корректнее опираться на точное указание химического состава и марки сплава, а не на обобщённые или нестандартные названия, которые могут вводить в заблуждение при закупках и приёмке продукции.