Лигатура ФС30РЗМ15: ферросилиций с редкоземельными металлами для модифицирования стали
ФС30РЗМ15 — лигатура на основе ферросилиция, содержащая 30 % кремния и 15 % редкоземельных металлов (РЗМ) цериевой группы. Выпускается по ГОСТ 4761-91 и применяется для внепечной обработки стали и чугуна с целью глобуляризации неметаллических включений, повышения ударной вязкости и стойкости металла к горячему трещинообразованию. РЗМ в составе лигатуры — преимущественно церий, лантан, неодим и празеодим — обладают высоким сродством к кислороду и сере, что обеспечивает раскисление и десульфурацию металла одновременно с модифицированием структуры.
Состав и технические характеристики
Лигатура ФС30РЗМ15 поставляется в виде слитков, чушки или гранул с регламентированным фракционным составом. Суммарная массовая доля РЗМ — не менее 15 %, кремния — 28–32 %. Остальное — железо и примеси. Температура плавления находится в диапазоне 1200–1300 C, что обеспечивает удовлетворительное усвоение при вводе в ковш. Насыпная плотность гранулированной лигатуры — 2,8–3,2 г/см.
| Показатель | Значение | Метод контроля | Влияние на обработку | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля РЗМ | 15–18 % | ГОСТ 4761-91 | Глобуляризация сульфидов | Церий, лантан, неодим |
| Массовая доля Si | 28–32 % | Титриметрия | Раскисление | Основа — ферросилиций |
| Массовая доля Fe | остальное | Расчёт | — | Примеси: Al, Ca, Ti |
| Температура плавления | 1200–1300 C | ДТА | Усвоение в ковше | Зависит от фракции |
| Фракция гранул | 2–20 мм | Ситовой анализ | Скорость растворения | По заказу — 0,5–5 мм |
| Насыпная плотность | 2,8–3,2 г/см | ГОСТ 19440 | Транспортировка | Для гранул |
Области применения
Лигатура ФС30РЗМ15 востребована в металлургии при производстве ответственных марок стали, где требуется управление формой неметаллических включений и повышение эксплуатационных свойств. Ввод осуществляется в ковш, промежуточный ковш МНЛЗ или в изложницу.
- Обработка трубных марок стали для магистральных газопроводов, работающих при –60 C, с требованием по ударной вязкости KCV 100 Дж/см.
- Модифицирование низколегированных конструкционных сталей для мостовых конструкций и металлоконструкций ответственного назначения.
- Раскисление и десульфурация стали в агрегатах ковш-печь (АКП) и на установках вакуумной дегазации.
- Обработка чугуна для крупногабаритных отливок в тяжёлом машиностроении и энергетическом машиностроении.
- Производство стали для нефтегазового сортамента: насосно-компрессорные трубы, обсадные колонны, работающие в средах с HS.
- Модифицирование рельсовой стали для снижения анизотропии свойств и повышения контактно-усталостной прочности.
Технология ввода и усвоение
Лигатуру вводят в металл с температурой не ниже 1550 C. Оптимальный расход — 1,5–3,0 кг на тонну стали в зависимости от содержания серы и кислорода. При вводе в промежуточный ковш МНЛЗ достигается наиболее равномерное распределение РЗМ по сечению слитка. Усвоение РЗМ составляет 25–40 % при вводе в ковш и до 50–60 % при использовании защитных труб и инжекции порошковой проволокой.
Для получения стабильного результата по глобуляризации включений остаточное содержание РЗМ в стали поддерживают на уровне 0,02–0,05 %. Превышение этого диапазона приводит к образованию крупных включений оксисульфидов РЗМ, снижающих чистоту металла.
Вопросы и ответы
Какое остаточное содержание РЗМ в стали считается оптимальным?
Оптимальный диапазон — 0,02–0,05 % по массе. В этих пределах достигается глобуляризация сульфидных включений без образования крупных оксисульфидных скоплений. При содержании выше 0,05 % возрастает риск загрязнения металла тугоплавкими включениями.
Чем ФС30РЗМ15 отличается от мишметалла?
Мишметалл содержит 45–55 % РЗМ и не содержит кремния, тогда как ФС30РЗМ15 — это ферросилиций с 15 % РЗМ. Наличие кремния обеспечивает дополнительное раскисление и более плавное усвоение лигатуры в ковше. Мишметалл применяется преимущественно для чугуна и специальных сплавов.
Как хранить лигатуру ФС30РЗМ15?
Лигатуру хранят в закрытых сухих помещениях при относительной влажности не выше 70 %. РЗМ активно взаимодействуют с влагой воздуха, поэтому упаковка должна быть герметичной. Срок хранения без изменения свойств — 12 месяцев с даты изготовления при соблюдении условий.
В каких агрегатах вводят лигатуру ФС30РЗМ15?
Основные точки ввода: сталеразливочный ковш при выпуске плавки, агрегат ковш-печь (АКП), установка вакуумной дегазации, промежуточный ковш МНЛЗ. Для гранулированной лигатуры применяется инжекция порошковой проволокой через трайб-аппарат.
