Лигатура в слитках AlFe25: алюминиево-железная лигатура для раскисления и легирования
Лигатура в слитках AlFe25 — это сплав алюминия с железом, содержащий 23–27 % Fe по массе, выпускаемый в виде чушек или слитков массой 5–20 кг. Продукт применяется в металлургии для введения железа в алюминиевые расплавы и для раскисления стали, где чистое железо имеет слишком высокую температуру плавления (1538 C), а алюминий — низкую плотность и высокую окисляемость. Лигатура AlFe25 плавится в интервале 1150–1210 C, что обеспечивает её полное растворение в алюминиевых расплавах при 700–760 C и в сталеплавильных агрегатах без локального перегрева.
Основное назначение лигатуры AlFe25 — корректировка содержания железа в алюминиевых сплавах систем Al–Fe, Al–Si–Fe, Al–Cu–Fe, а также раскисление и микролегирование конструкционных и нержавеющих сталей. В отличие от таблетированных или гранулированных форм, слитковая лигатура удобна для загрузки в ковш, миксер или печь через завалочные окна и бункеры-дозаторы.
Технические характеристики и состав
Химический состав лигатуры AlFe25 регламентируется по содержанию основного элемента — железа — и по примесям, которые нормируются отдельно для алюминиевой и сталеплавильной отраслей. Типовые марки: AlFe25, AlFe25A, AlFe25B (по ГОСТ 4761 или ТУ производителя). Кремний, медь, марганец и цинк ограничиваются, поскольку их переход в расплав может изменить структуру конечного сплава.
| Параметр | AlFe25 | AlFe25A | AlFe25B | Метод контроля |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля Fe, % | 23–27 | 24–26 | 23–27 | титрование, спектральный анализ |
| Si, % не более | 0,30 | 0,20 | 0,50 | ИСП-АЭС |
| Cu, % не более | 0,05 | 0,03 | 0,10 | ИСП-АЭС |
| Mn, % не более | 0,10 | 0,05 | 0,15 | ИСП-АЭС |
| Температура плавления, C | 1150–1210 | 1160–1200 | 1150–1210 | ДТА, расчёт по диаграмме |
| Плотность, г/см | 3,6–4,0 | 3,7–3,9 | 3,6–4,0 | гидростатическое взвешивание |
Области применения
- Алюминиевые литейные сплавы АК12, АК9, АК7 — корректировка содержания железа для подавления пригара к пресс-формам и стабилизации пластинчатой эвтектики.
- Деформируемые сплавы систем Al–Fe–Mn (8006, 8011) — введение железа для повышения прочности и жаропрочности тонколистового проката.
- Раскисление и легирование конструкционных сталей 20ГЛ, 35Л, 40ХЛ в дуговых печах и индукционных тигельных печах.
- Производство нержавеющих сталей аустенитного класса для корректировки состава по железу при переплаве отходов.
- Алюминотермитная сварка и наплавка — введение железа в сварочную ванну через лигатурные стержни.
- Порошковая металлургия — получение алюминиевых порошков с заданным содержанием железа для спечённых изделий.
Технология ввода в расплав
Лигатуру AlFe25 загружают в ковш или печь при температуре расплава не ниже 720 C для алюминиевых сплавов и 1560–1620 C для стали. Растворение слитка в алюминиевом расплаве занимает 3–8 минут при интенсивном перемешивании; в сталеплавильном ковше — 2–5 минут при продувке аргоном. Усвоение железа составляет 92–97 % для алюминиевых сплавов и 85–93 % для стали в зависимости от окисленности расплава и способа ввода.
Для предотвращения ликвации слитки AlFe25 отливают в изложницы с ускоренным охлаждением, что обеспечивает мелкокристаллическую структуру и равномерное распределение интерметаллидной фазы FeAl. Крупнозернистая структура приводит к замедленному растворению и нестабильному усвоению.
Условия хранения и транспортировки
Слитки AlFe25 хранят в сухих закрытых складах при относительной влажности не выше 75 % и температуре от –30 C до +50 C. Продукт не выделяет токсичных веществ, негорюч, относится к классу неопасных грузов. Транспортировка — всеми видами транспорта в контейнерах, на поддонах или в металлических ящиках. Перед загрузкой в печь слитки рекомендуется подогревать до 200–300 C для удаления влаги и предотвращения выброса расплава.
Вопросы и ответы
Чем лигатура AlFe25 отличается от чистого железа при вводе в алюминиевый расплав?
Чистое железо плавится при 1538 C и в алюминиевом расплаве при 700–760 C растворяется крайне медленно, образуя тугоплавкие настыли. Лигатура AlFe25 плавится при 1150–1210 C, и интерметаллид FeAl переходит в расплав за 3–8 минут с усвоением 92–97 %.
Какое содержание железа обеспечивает лигатура AlFe25 в готовом сплаве?
Расчёт ведут по массе вводимого железа: при содержании Fe 25 % и усвоении 95 % для получения 0,5 % Fe в расплаве массой 1 т требуется примерно 21 кг лигатуры. Точная навеска корректируется по результатам спектрального анализа пробы.
Допускается ли ввод лигатуры AlFe25 в сталеплавильный ковш без продувки аргоном?
Допускается, но усвоение железа снижается до 80–85 % из-за локального насыщения и всплытия части лигатуры. Продувка аргоном с расходом 5–10 л/мин обеспечивает усвоение 85–93 % и равномерное распределение железа по объёму металла.
Как хранить слитки AlFe25 перед использованием?
В сухом закрытом складе при влажности до 75 % и температуре от –30 C до +50 C. Перед загрузкой в печь слитки подогревают до 200–300 C для удаления адсорбированной влаги и предотвращения выброса расплава.
