Ферросиликоцирконий ФСЦр30: состав, фракции и применение в металлургии
Ферросиликоцирконий марки ФСЦр30 — комплексный ферросплав на основе кремния и циркония, применяемый преимущественно для раскисления, модифицирования и микролегирования стали. В отличие от чистого циркония и цирконовых лигатур, сплав сочетает высокое сродство кремния к кислороду с активным модифицирующим действием циркония, что позволяет одновременно снижать содержание кислорода в расплаве и управлять формой неметаллических включений.
Химический состав и технические характеристики
Содержание циркония в сплаве ФСЦр30 нормируется на уровне 28–32 %; основу составляет кремний — 45–55 %. Железо занимает остаток. Регламентируются также примеси: алюминий, углерод, сера и фосфор, поскольку их избыток негативно влияет на чистоту стали по неметаллическим включениям. Гранулометрический состав поставляется в нескольких фракциях, что определяет способ ввода в расплав.
| Показатель | Значение | Метод контроля | Влияние на процесс | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля Zr | 28–32 % | РФА / титриметрия | Модифицирование включений | Основной нормируемый элемент |
| Массовая доля Si | 45–55 % | Гравиметрия | Раскисление расплава | Снижение угара Zr |
| Массовая доля Al | 2,0 % | Атомно-эмиссионный | Ограничение роста зерна | Примесь |
| Массовая доля C | 0,5 % | Кулонометрия | Контроль науглероживания | Для низкоуглеродистых марок |
| Фракция | 2–10 мм | Ситовой анализ | Ввод в ковш | Основная поставка |
| Фракция | 10–50 мм | Ситовой анализ | Загрузка в печь | Крупный класс |
| Насыпная плотность | 2,8–3,4 т/м | Мерный сосуд | Расчёт дозировки | Зависит от фракции |
Технологические функции в металлургическом переделе
Цирконий обладает более высоким сродством к кислороду, чем железо, и активно взаимодействует с растворённым кислородом и серой. В присутствии кремния реакция раскисления протекает с образованием сложных силикатов и оксидов циркония, которые легче удаляются из расплава. Ключевой эффект ФСЦр30 — модифицирование сульфидных и оксидных включений: вместо вытянутых пластинчатых сульфидов марганца формируются мелкодисперсные глобулярные включения, что повышает ударную вязкость и сопротивление разрушению при отрицательных температурах.
Сплав применяется при внепечной обработке стали в ковше, при разливке в непрерывнолитые заготовки и в электрошлаковом переплаве. Ввод осуществляется в струю металла или через трайб-аппарат при продувке аргоном для обеспечения равномерного распределения циркония по объёму.
Области применения
- Производство низколегированных трубных сталей классов прочности К52–К60 для магистральных газопроводов, работающих при –40 C.
- Выплавка конструкционных сталей для тяжёлого машиностроения: корпусные детали, валы, зубчатые колёса крупногабаритных редукторов.
- Обработка стали для железнодорожных колёс и осей с повышенными требованиями к усталостной прочности.
- Модифицирование расплава при непрерывной разливке сортовой заготовки на МНЛЗ.
- Производство литейных сталей для экскаваторного и дробильного оборудования, работающего в условиях абразивного износа.
- Раскисление и легирование в электродуговых печах при выплавке специальных марок стали.
Условия хранения и дозирования
Ферросиликоцирконий поставляется в стальных барабанах, биг-бэгах или навалом. Материал гигроскопичен в части поверхностного окисления, поэтому хранится в сухих закрытых складах с относительной влажностью не выше 70 %. Перед вводом в расплав рекомендуется прокалка при 200–300 C для удаления влаги. Дозировка рассчитывается по содержанию циркония с учётом коэффициента усвоения, который зависит от способа ввода и составляет 70–90 % при обработке в ковше.
Вопросы и ответы
Какое содержание циркония соответствует марке ФСЦр30?
Массовая доля циркония нормируется в диапазоне 28–32 %. Остальное — кремний 45–55 % и железо, а также регламентированные примеси алюминия, углерода, серы и фосфора.
Для чего вводят ФСЦр30 в сталь вместо обычного ферросилиция?
Цирконий обеспечивает модифицирование неметаллических включений и связывает серу, формируя глобулярные сульфиды вместо пластинчатых. Это повышает ударную вязкость и хладостойкость стали, чего не даёт стандартный ферросилиций.
Какая фракция ФСЦр30 применяется при обработке в ковше?
Для ввода в ковш через трайб-аппарат или в струю металла используется фракция 2–10 мм. Крупная фракция 10–50 мм предназначена для загрузки непосредственно в печь.
Какой коэффициент усвоения циркония при обработке в ковше?
При вводе в ковш с продувкой аргоном коэффициент усвоения циркония составляет 70–90 % в зависимости от температуры расплава, окисленности стали и способа подачи материала.
