Лигатура в слитках Nb-Al в Минске

Лигатура в слитках Nb-Al: состав, свойства и применение

Лигатура в слитках Nb-Al — это промежуточный сплав на основе ниобия и алюминия, предназначенный для точного легирования сталей и жаропрочных сплавов. В отличие от чистого ниобия, лигатура Nb-Al имеет более низкую температуру плавления и меньшую плотность, что упрощает её растворение в жидкой ванне и повышает усвояемость ниобия. Массовая доля алюминия в слитках обычно составляет 40–60 %, что обеспечивает стабильный химический состав и минимальный разброс по партиям.

Металлургические особенности слитков Nb-Al

Слитки Nb-Al производятся методом алюминотермического восстановления или вакуумно-дугового переплава. Первый способ обеспечивает высокую чистоту по примесям внедрения — содержание кислорода не превышает 0,05 %, азота — 0,03 %. Второй метод позволяет получать слитки с плотной безгазовой структурой и равномерным распределением алюминия по сечению. Типичный химический состав лигатуры Nb-Al регламентируется ТУ 14-5-142-98 и включает:

• ниобий — 50–60 %;
• алюминий — 40–50 %;
• кремний — не более 0,5 %;
• железо — не более 0,3 %;
• титан — не более 0,2 %;
• кислород — не более 0,05 %.

Температура плавления лигатуры Nb-Al находится в интервале 1450–1550 C, что ниже температуры плавления чистого ниобия (2468 C). Это позволяет вводить лигатуру в сталеплавильные агрегаты без длительной выдержки и снижает риск перегрева локальных зон ванны. Плотность слитков составляет 6,8–7,2 г/см, что обеспечивает их погружение в расплав и предотвращает всплытие на поверхность шлака.

Применение лигатуры Nb-Al в производстве сталей

Основное назначение слитков Nb-Al — микролегирование низколегированных трубных сталей категорий прочности К52–К65, а также коррозионностойких и жаростойких сплавов. Ниобий, вводимый через лигатуру, образует мелкодисперсные карбонитриды Nb(C,N), которые тормозят рост аустенитного зерна при нагреве под прокатку и обеспечивают дисперсионное упрочнение феррита. Алюминий в составе лигатуры дополнительно раскисляет сталь и связывает азот в стабильные нитриды AlN, что повышает ударную вязкость при отрицательных температурах.

Лигатура Nb-Al применяется в следующих технологических процессах:

• выплавка трубных сталей в дуговых сталеплавильных печах и агрегатах ковш-печь;
• производство жаропрочных никелевых сплавов для газотурбинных установок;
• легирование нержавеющих сталей аустенитного класса для оборудования АЭС;
• выплавка судостроительных сталей повышенной хладостойкости;
• производство электротехнических сталей с контролируемым содержанием ниобия.

Усвояемость ниобия при введении лигатуры Nb-Al в ковш составляет 92–97 %, что значительно выше, чем при использовании феррониобия (85–90 %). Это объясняется меньшим размером частиц лигатуры и более равномерным распределением ниобия в объёме слитка. Расход лигатуры на тонну стали зависит от требуемого содержания ниобия и обычно составляет 1,5–4,0 кг/т.

Преимущества использования слитков Nb-Al

Применение лигатуры Nb-Al в слитках обеспечивает ряд технологических преимуществ по сравнению с альтернативными ниобийсодержащими материалами. Компактная форма слитков упрощает дозирование и хранение, исключает потери при транспортировке и позволяет механизировать процесс загрузки в печь. Отсутствие порошковой фракции снижает угар ниобия и уменьшает запылённость цеха.

Слитки Nb-Al поставляются массой от 5 до 25 кг, что позволяет точно дозировать лигатуру при малотоннажных плавках в вакуумных индукционных печах. Для крупнотоннажного производства слитки могут быть разделены на мерные части по требованию заказчика. Хранение лигатуры не требует специальных условий — материал устойчив к атмосферной коррозии и не гигроскопичен.

Контроль качества и сертификация

Каждая партия слитков Nb-Al проходит входной контроль химического состава методом рентгенофлуоресцентного анализа и атомно-эмиссионной спектрометрии. Дополнительно контролируется макроструктура слитков на отсутствие усадочных раковин, трещин и неметаллических включений. Поставка сопровождается сертификатом качества с указанием фактического химического состава и результатов механических испытаний.

Вопросы и ответы