Aproape fiecare tonă de oțel trece printr-o oală sau un convertor în care a fost adăugat cel puțin un feroaliaj. Un feroaliaj este un aliaj principal în care fierul poartă unul sau mai multe elemente care au o mare afinitate pentru oxigen, sulf sau carbon sau care sunt necesare ca elemente de aliere în oțelul finit. Ferosiliciul, feromanganul și ferocromul sunt clasele cu cel mai mare-volum; feromolibden, ferovanadiu, ferotungsten, ferotitan și ferioniobiu sunt adăugate în cantități mai mici, dar adesea decid proprietățile produsului final.
De ce sunt folosite feroaliaje în loc de metale pure
Manganul pur, cromul sau vanadiul se topește la o temperatură foarte ridicată sau este greu de dizolvat în oțel lichid. Aliarea lor cu fier produce un aliaj principal cu un punct de topire mai scăzut, o potrivire utilă a densității cu oțelul și un comportament de dizolvare previzibil. Feroaliajele reduc, de asemenea, costul pe unitate de element de aliere și fac practic controlul suplimentar în oală la scară industrială. Cele mai multe clase sunt furnizate în intervale de dimensiuni definite, de obicei 10-50 mm sau bulgări de 10-100 mm, cu finele și praful controlate la un maxim permis.
Rolul unu: aditivi pentru aliaje
Alierea este cea mai cunoscută funcție. Elementele sunt introduse conform specificației de compoziție a oțelului pentru a dezvolta combinația necesară de rezistență, duritate, tenacitate, rezistență la coroziune sau performanță la temperatură ridicată. Exemplele tipice includ crom din ferocrom cu conținut ridicat de-carbon sau cu{3}}carbon scăzut pentru clasele inoxidabile și rezistente la căldură-, mangan din feromangan pentru oțeluri de structură, molibden din feromolibden pentru rezistență la fluaj și revenire, vanadiul din ferovanadiu pentru rafinarea granulelor și oțel{5}{5}{5}{6}resistent prin precipitare și wolfram din ferotungsten pentru scule și oțel-de mare viteză.
Timpul de adăugare depinde de element. Elementele cu afinitate mare pentru oxigen se adaugă târziu, în oală sau în timpul baterii, în timp ce elemente mai tolerante pot fi adăugate în cuptor. Scopul este întotdeauna să atingeți fereastra de compoziție cu cel mai mic consum posibil al aliajului principal.
Rolul doi: dezoxidant și desulfurant
În timpul fabricării oțelului, oxigenul dizolvat trebuie îndepărtat înainte de turnare pentru a preveni găurile de aer, incluziunile de oxid și calitatea slabă a suprafeței. Ferosiliciul, feromanganul și aliajele principale cu purtători de calciu-reacționează cu oxigenul dizolvat și îl îndepărtează sub formă de zgură-formând oxid. Ferromanganul merge mai departe: manganul produs prin dizolvare se combină cu sulful pentru a forma sulfura de mangan, care elimină sulful din soluție și reduce scurtarea la cald. Aliajele principale de calciu-siliciu sunt utilizate pentru controlul formei incluziunii, transformând incluziunile de oxid tari, unghiulare în unele globulare mai moi, care îmbunătățesc tenacitatea și prelucrabilitatea.
Dezoxidare: ferosiliciu, feromangan și aliaje principale de calciu-siliciu, adăugate înainte sau în timpul atingerii.
Desulfurare: clase de purtători de mangan-, susținută de practica de bază a zgurii în oală.
Modificare de includere: aliaje principale cu calciu-, adăugate după dezoxidarea primară.
Rolul trei: inoculante și controlul structurii
Inocularea este cea mai puțin vizibilă, dar adesea cea mai valoroasă funcție. În fontă, un inoculant pe bază de ferosiliciu-se adaugă fierului topit imediat înainte de turnare, astfel încât grafitul să se nucleeze sub formă de fulgi sau noduli fine, distribuite uniform, în loc de structuri grosiere sau răcite. Rezultatul este o mai bună prelucrabilitate, o duritate mai uniformă și mai puține puncte dure în turnare. În fabricarea oțelului, adaosurile aferente rafinează structura-granulelor turnate și reduc segregarea în timpul solidificării.
Inoculantele depind de clasificarea corectă a mărimii și momentul. Adăugate prea devreme, particulele de nucleare se dizolvă și efectul se pierde; adăugate la metalul rece, nu se dispersează uniform.
Rolul patru: agenți reducători și utilizări non--oțelului
Feroaliajele sunt consumate și în afara topirii oțelului. Ferosiliciul este reductorul clasic în producția metalotermă: este utilizat pentru reducerea dolomitei calcinate în producția silicotermă de magneziu și acționează ca agent reducător în fabricarea altor feroaliaje și a unor metale neferoase. Aliajele principale pentru rulmenți de aluminiu-și siliciu- servesc unor scopuri similare în care este necesar un mediu puternic reducător. Volume mai mici sunt destinate industriei chimice, producției de consumabile de sudură și producției de aliaje ne-feroase.
Note comune și funcțiile lor
| Feroaliaj | Element principal tipic | Funcția primară |
|---|---|---|
| Ferosiliciu | 72-80 % Si | Dezoxidant, reductor, inoculant |
| Feromangan cu conținut ridicat de{0}carbon | 76-82 % Mn, 6-8 % C | Dezoxidant, desulfurant, aliere |
| Ferocrom cu-carbon ridicat | 60-70 % Cr, 6-8 % C | Aliare pentru oțeluri inoxidabile și rezistente la căldură{0} |
| Feromolibden | 55-65 % Mo | Aliare pentru rezistență la fluaj și revenire |
| Ferovanadiu | 50-80 % V | Rafinarea și consolidarea granulelor în oțelurile HSLA |
| Ferotitan | 30 % sau 70 % Ti | Dezoxidare, rafinare a cerealelor, adaosuri stabilizatoare |
| Ferrotungsten | 70-80 % W | Aliare pentru scule și oțel{0}}rapidă |
Intervalele specificate diferă între clase și între specificațiile furnizorului, astfel încât fiecare căldură trebuie adăugată pe baza certificatului de analiză și a ratei de recuperare cerute, mai degrabă decât doar pe tabel.
Practică suplimentară și recuperare
Adăugarea aliajului potrivit într-un mod greșit irosește atât materialul, cât și timpul cuptorului. Se aplică trei reguli practice. Mai întâi, măriți adăugarea la greutatea termică și analiza necesară, permițând rata de recuperare a elementului în practica specifică. În al doilea rând, adăugați cele mai multe-elemente sensibile la oxigen cât mai târziu posibil, după ce dezoxidarea este completă, deoarece elementele reactive se pierd în zgură și, în caz contrar, în atmosferă. În al treilea rând, se agită oala suficient pentru dizolvarea completă, fără a expune topitura la o reoxidare inutilă și se confirmă analiza finală cu o probă prelevată după agitare.
Întrebări frecvente
Î: Care este scopul principal al adăugării de feroaliaje la oțel?
Ele introduc elemente de aliere, elimină oxigenul dizolvat și sulful, controlează forma incluziunilor, rafinează structura turnată și servesc ca agenți reducători în alte procese metalurgice.
Î: Ce feroaliaj este dezoxidantul standard?
Ferosiliciul și feromanganul sunt dezoxidanții cu cel mai mare-volum, susținuți de obicei de adaosuri de calciu-siliciu sau aluminiu în care controlul incluziunii este esențial.
Î: Cum îmbunătățește ferromanganul calitatea oțelului?
Manganul dezoxidează topitura și se combină cu sulful pentru a forma sulfură de mangan, ceea ce reduce riscul de fisurare la cald în timpul laminare și forjare.
Î: Ce este inocularea și de ce contează în fontă?
Este adăugarea unui aliaj principal pe bază de ferosiliciu- chiar înainte de turnare, astfel încât grafitul să se nucleeze fin și uniform, oferind duritate uniformă și prelucrabilitate mai bună.
Î: De ce să nu adăugați crom sau vanadiu pur în loc de feroaliaj?
Feroaliajele se topesc mai ușor, se dizolvă previzibil în oțel lichid, se potrivesc mai bine cu densitatea băii și costă mai puțin pe unitatea de element de aliere.
Î: Când trebuie făcute adăugări-sensibile la oxigen?
După dezoxidarea primară, în oală sau în timpul batonării, astfel încât elementul reactiv să nu fie consumat de zgură și oxigenul atmosferic înainte de a ajunge în oțel.
