Лигатура ферроалюмоциркониевая для модифицирования стали
Лигатура ферроалюмоциркониевая комплексный раскислитель и модификатор, применяемый при внепечной обработке стали. Сочетание алюминия и циркония обеспечивает глубокое раскисление металла, связывание азота и серы, а также измельчение первичной структуры слитка. В отличие от одиночных ферросплавов, совместное введение Al и Zr позволяет достичь эффекта микролегирования при меньшем расходе материала и снизить содержание неметаллических включений в готовом прокате.
Химический состав и формы поставки
Сплав поставляется в виде кусков неправильной формы с фракцией от 5 до 100 мм. Химический состав регламентируется ТУ 14-5-134-86 и может корректироваться под требования конкретного металлургического передела. Основные компоненты алюминий (от 35 до 45%), цирконий (от 10 до 15%), железо остальное. Допустимое содержание примесей ограничено: кремний не более 3%, фосфор не более 0,05%, сера не более 0,03%.
| Марка | Al, % | Zr, % | Si, % | P, % |
|---|---|---|---|---|
| ФАЦ-1 | от 40 до 45 | от 12 до 15 | до 2,5 | до 0,04 |
| ФАЦ-2 | от 35 до 40 | от 10 до 12 | до 3,0 | до 0,05 |
| ФАЦ-3 | от 38 до 42 | от 11 до 14 | до 2,0 | до 0,03 |
Механизм действия при раскислении и модифицировании
При введении в стальной расплав алюминий связывает растворенный кислород с образованием AlO, а цирконий дополнительно раскисляет металл и образует тугоплавкие соединения ZrO. Совместное присутствие оксидов способствует коагуляции и всплыванию неметаллических включений в шлак. Цирконий также образует нитриды и карбонитриды, которые препятствуют росту аустенитного зерна при нагреве под прокатку или термическую обработку.
Эффективность усвоения циркония составляет от 40 до 60% при введении лигатуры в ковш на струе аргона. Для сравнения, при использовании чистого ферроциркония усвоение не превышает 3035% из-за высокой температуры плавления и склонности к окислению. Алюминий в составе лигатуры дополнительно защищает цирконий от окисления на границе раздела фаз.
Применение в сталеплавильном производстве
Лигатура ферроалюмоциркониевая используется в следующих технологических процессах:
- внепечная обработка низколегированных трубных сталей марок 09Г2С, 17Г1С для повышения хладостойкости;
- модифицирование рельсовой стали с целью снижения флокеночувствительности;
- раскисление судостроительных сталей категорий прочности А32Е36;
- микролегирование сталей для нефтегазового сортамента, работающих при низких температурах;
- производство высокопрочного чугуна с шаровидным графитом для отливок ответственного назначения.
Расход лигатуры составляет от 1,5 до 4,0 кг на тонну стали в зависимости от требуемого содержания циркония в готовом металле (от 0,02 до 0,08%). Ввод осуществляется в ковш после раскисления кремнием и марганцем, перед вакуумированием или в процессе продувки инертным газом.
Влияние на свойства готового проката
Микролегирование цирконием в сочетании с алюминием обеспечивает следующие эффекты:
- снижение загрязненности стали сульфидными включениями за счет глобуляризации сульфидов;
- повышение ударной вязкости при отрицательных температурах до 60 C;
- уменьшение анизотропии механических свойств в поперечном направлении;
- стабилизация размера зерна при нагреве до температур от 1050 до 1150 C;
- повышение сопротивления коррозионному растрескиванию под напряжением.
Для контроля качества каждая партия лигатуры проходит спектральный анализ на содержание основных компонентов и примесей. Поставка сопровождается сертификатом качества с указанием фактического химического состава и результатов входного контроля.
Условия хранения и транспортировки
Лигатура ферроалюмоциркониевая устойчива к атмосферной коррозии при хранении в закрытых складских помещениях. Допускается хранение под навесом при условии защиты от прямого попадания осадков. Срок хранения не ограничен при соблюдении условий. Транспортировка осуществляется насыпью в крытых вагонах, контейнерах или специализированных бункерах. При перегрузке не допускается смешивание с другими ферросплавами и попадание посторонних примесей.
Вопросы и ответы (FAQ)
Чем отличается ферроалюмоциркониевая лигатура от ферроциркония?
В составе лигатуры алюминий выполняет функцию защитного элемента, предотвращающего окисление циркония при вводе в расплав. Это повышает степень усвоения циркония с 3035% до 4060% и обеспечивает более равномерное распределение микролегирующего элемента по объему металла.
Какая оптимальная фракция лигатуры для ввода в ковш?
Для ковшевой обработки применяется фракция от 5 до 50 мм. Более мелкие частицы склонны к выносу газовым потоком при продувке, крупные куски могут не полностью раствориться за время выдержки. Для ввода в кристаллизатор МНЛЗ используется фракция от 5 до 20 мм.
Влияет ли лигатура на качество непрерывнолитой заготовки?
При оптимальном расходе лигатура способствует снижению ликвации по оси заготовки и уменьшению количества поверхностных дефектов. Избыточное содержание циркония свыше 0,1% может вызывать образование карбонитридной фазы по границам зерен, поэтому дозировка контролируется расчетным путем.
Какие требования предъявляются к хранению лигатуры на складе?
Хранение осуществляется в сухих помещениях или под навесом с защитой от атмосферных осадков. Не допускается совместное хранение с влажными материалами и химически активными веществами. При длительном хранении рекомендуется периодический контроль на отсутствие окисления поверхности.
