Лигатура ванадий ВнАл-Ж: алюминотермическая ванадиевая лигатура для легирования стали
Лигатура ванадий ВнАл-Ж — алюминотермическая ванадийсодержащая лигатура, выпускаемая по ТУ 14-5-158-85, предназначенная для введения ванадия в жидкую сталь при внепечной обработке. Марка «ВнАл-Ж» расшифровывается как ванадий алюминотермический, полученный восстановлением оксида ванадия алюминием, с регламентированным содержанием железа. Продукт поставляется в виде слитков, чушек или дробленой фракции и применяется на металлургических предприятиях, выплавляющих низколегированные и микролегированные конструкционные стали.
Химический состав и технические параметры
Основу лигатуры составляет ванадий — 45–55 % по массе. Алюминий как восстановитель остаётся в сплаве в количестве 8–14 %. Железо — 25–35 %. Кремний — не более 3 %. Углерод — не более 0,5 %. Сера и фосфор — не более 0,05 % каждого. Такое соотношение обеспечивает плотность 5,8–6,2 г/см и температуру плавления 1450–1550 C, что близко к температуре жидкой стали и обеспечивает быстрое растворение лигатуры без локального переохлаждения.
| Параметр | Значение | Метод контроля | Влияние на процесс | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля V | 45–55 % | титрование | расчёт присадки | основной элемент |
| Массовая доля Al | 8–14 % | спектральный | раскисление | остаток восстановителя |
| Массовая доля Fe | 25–35 % | гравиметрия | плотность сплава | балластный компонент |
| Плотность | 5,8–6,2 г/см | гидростатика | погружение в ковш | близка к стали |
| Температура плавления | 1450–1550 C | ДТА | скорость усвоения | без перегрева |
| Фракция дробления | 10–50 мм | ситовой | загрузка в ковш | по согласованию |
Технология получения
Лигатура ВнАл-Ж производится алюминотермическим восстановлением технического оксида ванадия VO или VO в электропечи или реакционном тигле. Алюминий вводится в шихту в стехиометрическом избытке. Экзотермическая реакция обеспечивает расплавление продуктов без внешнего нагрева. Расплав разливается в изложницы, после охлаждения слитки дробятся на фракции. Такой способ даёт компактный слиток без шлаковых включений и с низким газосодержанием.
Области применения
- Микролегирование низкоуглеродистых трубных сталей классов К52–К60 при производстве электросварных труб большого диаметра.
- Легирование конструкционных сталей 20Г2АФ, 09Г2СФ для металлоконструкций мостовых кранов и строительных ферм.
- Введение ванадия в рельсовую сталь на непрерывно-литейных машинах с целью повышения износостойкости головки рельса.
- Обработка стали для штампового инструмента, работающего при температурах 500–600 C, где ванадий образует карбонитриды.
- Легирование быстрорежущих сталей Р6М5Ф3 в дуговых печах и агрегатах ковш-печь.
- Производство высокопрочного крепежа класса прочности 10.9 и 12.9 методом термомеханической обработки.
Способы ввода в расплав
Лигатуру вводят в ковш при выпуске стали или в промежуточный ковш УНРС. Оптимальный размер фракции — 10–50 мм, что обеспечивает прохождение через шлаковый слой без зависания. Расход лигатуры рассчитывается по формуле с учётом содержания ванадия в сплаве и требуемой концентрации в стали. Усвоение ванадия составляет 85–95 % при температуре металла 1580–1620 C. Присадка в ковш перед разливкой снижает угар и повышает равномерность распределения элемента по сечению слитка.
Условия хранения и транспортировки
Лигатура поставляется в стальных барабанах или контейнерах с маркировкой партии. Хранение — в сухих закрытых складах при относительной влажности не выше 70 %. При контакте с влагой возможно окисление алюминиевой составляющей с образованием гидроксидов, что снижает усвоение ванадия. Транспортировка допускается всеми видами транспорта в крытых вагонах и контейнерах. Гарантийный срок хранения — 12 месяцев со дня изготовления.
Вопросы и ответы
Какое содержание ванадия в лигатуре ВнАл-Ж?
Массовая доля ванадия составляет 45–55 %. Точное значение указывается в паспорте партии и подтверждается химическим анализом.
При какой температуре стали вводится лигатура?
Оптимальный интервал — 1580–1620 C. При более низкой температуре растворение замедляется, при более высокой растёт угар ванадия.
Какая фракция лигатуры применяется для обработки в ковше?
Для ковшевой обработки используют фракцию 10–50 мм. Мелкая фракция 2–10 мм применяется при вводе в промежуточный ковш УНРС.
Какой коэффициент усвоения ванадия из лигатуры ВнАл-Ж?
Усвоение составляет 85–95 % в зависимости от температуры металла, основности шлака и способа ввода. При вводе в струю при выпуске усвоение максимально.
По какому стандарту выпускается лигатура?
Лигатура ванадий ВнАл-Ж выпускается по ТУ 14-5-158-85. Каждая партия сопровождается сертификатом качества с указанием химического состава.
