Лигатура в слитках АНК — алюминиево-никелевый модификатор для сталеплавильного производства
Лигатура в слитках АНК — алюминиево-никелевый сплав, применяемый в качестве комплексного раскислителя и модификатора при выплавке легированных и высокопрочных сталей. Сочетание алюминия и никеля в одной лигатуре обеспечивает одновременное раскисление металла и легирование никелем, что сокращает количество технологических операций и снижает угар легирующих элементов. Слитки АНК поставляются в виде мерных чушек массой 3–7 кг, что удобно для дозированной загрузки в ковш, печь или промежуточный ковш МНЛЗ.
Основное назначение лигатуры АНК — связывание растворённого кислорода в стали с образованием стабильных оксидов алюминия, а также формирование мелкодисперсной структуры металла за счёт модифицирующего действия никеля. В отличие от чистого алюминия, вводимого в расплав, лигатура АНК имеет более высокую плотность и температуру плавления, что обеспечивает её погружение вглубь металлической ванны и равномерное распределение компонентов без интенсивного выгорания на поверхности.
Химический состав и технические характеристики
Содержание основных элементов в лигатуре АНК регламентируется техническими условиями и может варьироваться в зависимости от назначения плавки. Типовой диапазон концентраций:
- алюминий — 40–55 %;
- никель — 35–50 %;
- кремний — не более 2 %;
- железо — остальное;
- медь, фосфор, сера — следовые количества, не более 0,03 % каждого.
Температура плавления лигатуры АНК находится в интервале 1150–1250 C, что ниже температуры стального расплава (1550–1600 C). Это обеспечивает быстрое растворение слитка без локального переохлаждения металла. Плотность сплава — 5,2–5,8 г/см, что выше плотности жидкой стали, поэтому слитки гарантированно погружаются в расплав и не всплывают на поверхность шлака.
Применение в металлургических процессах
Лигатура АНК используется на предприятиях чёрной металлургии при производстве:
- конструкционных низколегированных сталей с никелем (09Г2С, 12ХН2, 20ХН3А);
- хладостойких сталей для арктического исполнения;
- сталей для нефтегазового трубопроводного сортамента;
- высокопрочных сталей для машиностроения и мостостроения.
Ввод лигатуры осуществляется в ковш при выпуске плавки из дуговой печи или конвертера, а также в агрегате ковш-печь. Оптимальная температура ввода — 1580–1620 C. Расход лигатуры составляет 1,5–4 кг на тонну стали в зависимости от требуемого содержания никеля и степени раскисления. При использовании АНК в сочетании с силикокальцием достигается дополнительное рафинирование металла от серы и неметаллических включений.
| Параметр | Значение для АНК-1 | Значение для АНК-2 | Метод контроля | Норматив |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля алюминия, % | 45–55 | 40–50 | Титриметрический | ТУ 14-5-142-98 |
| Массовая доля никеля, % | 38–48 | 35–45 | Атомно-абсорбционный | ТУ 14-5-142-98 |
| Масса слитка, кг | 3–5 | 5–7 | Взвешивание | ТУ 14-5-142-98 |
| Температура плавления, C | 1150–1200 | 1180–1250 | Дифференциальный термический анализ | ТУ 14-5-142-98 |
Преимущества использования лигатуры АНК
Применение алюминиево-никелевой лигатуры в слитках обеспечивает ряд технологических преимуществ по сравнению с раздельным вводом алюминия и никеля:
- снижение угара алюминия с 30–40 % до 10–15 % за счёт легирования в составе сплава;
- стабильное усвоение никеля на уровне 95–98 %;
- исключение необходимости использования дорогостоящего металлического никеля;
- равномерное распределение легирующих элементов по объёму ковша;
- сокращение продолжительности обработки на агрегате ковш-печь.
Лигатура АНК поставляется в слитках с чистой поверхностью без окисных плёнок и шлаковых включений. Хранение допускается в закрытых складских помещениях при относительной влажности не более 75 %. Срок хранения не ограничен при соблюдении условий транспортировки, исключающих механические повреждения и увлажнение материала.
Вопросы и ответы
Чем лигатура АНК отличается от чистого алюминия при раскислении?
Лигатура АНК имеет плотность выше плотности стального расплава, поэтому слитки погружаются вглубь ванны, а не взаимодействуют с кислородом воздуха на поверхности. Это снижает угар алюминия и обеспечивает более полное связывание кислорода в объёме металла.
Какая температура ввода лигатуры АНК в ковш оптимальна?
Рекомендуемая температура металла при вводе лигатуры — 1580–1620 C. При более низкой температуре увеличивается время растворения слитков, при более высокой — возрастают потери алюминия на испарение и окисление.
Можно ли использовать лигатуру АНК для производства нержавеющих сталей?
Лигатура АНК применяется преимущественно для низколегированных и конструкционных сталей. Для нержавеющих сталей с высоким содержанием хрома и никеля используются специализированные лигатуры с другим соотношением компонентов.
Какой расход лигатуры АНК на тонну стали?
Расход зависит от требуемого содержания никеля в готовой стали и составляет 1,5–4 кг на тонну. Для сталей с содержанием никеля до 1 % достаточно 2–2,5 кг лигатуры на тонну при условии предварительного раскисления кремнием и марганцем.
