ПРОДУКЦИЯ

НИХРОМ

ФЕХРАЛЬ

НИХРОМ В ИЗОЛЯЦИИ

ТИТАН

ВОЛЬФРАМ

МОЛИБДЕН

КОБАЛЬТ

ТЕРМОПАРЫ

ТЕРМОПАРЫ НАГРЕВОСТОЙКИЕ

НИКЕЛЬ

МОНЕЛЬ

КОНСТАНТАН

МЕЛЬХИОР

ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ

ПОРОШКИ МЕТАЛЛОВ

НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ

ЖАРОПРОЧНЫЕ СПЛАВЫ

ФЕРРОСПЛАВЫ

ОЛОВО

ТАНТАЛ

НИОБИЙ

ВАНАДИЙ

ХРОМ

РЕНИЙ

ПРЕЦИЗИОННЫЕ СПЛАВЫ

ЦИРКОНИЙ


 
Внимание! Если Вы обнаружили ошибку на сайте, то выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.

 

8 (800) 200-52-75
(499) 166-78-38
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95
logo
(800) 200-52-75
(499) 166-78-38
(495) 504-95-54

Применение ферросплавов для легирования различных сталей и сплавов

В статье рассматривается процесс выплавки сталей с использованием для легирования различных ферросплавов.

Обыкновенная сталь (железоуглеродистый сплав, содержащий более 45% железа и с объемом углерода до 2,14%) имеет определенную прочность, твердость, коррозионную стойкость, хладо- и жаростойкость, сопротивляемость нагрузкам. Когда же требуется получить сталь «особого назначения» с улучшенными характеристиками для конкретных условий эксплуатации, ей придают необходимые свойства. Для этого во время выплавки в состав стали вводят дополнительные химические элементы.

Процесс ввода добавок называют легированием (от немецкого «legieren» – «сплавлять»), а полученные стали – легированными. В современной металлургии используют разные способы легирования. Самым распространённым способом является введение в жидкий расплав металла специальных материалов в виде сплава железа с одним или несколькими химическими элементами. Такие материалы называются ферросплавами.

Производство ферросплавов

Ферросплавы получают из шихтовых материалов (руды или рудного концентрата) путём восстановления окислов основного химического элемента. Руду применяют в том случае, если содержание элементов для восстановления в ней достаточно высоко. Если в руде мало нужных элементов, то используют подготовленный рудный концентрат. Например, ферровольфрам (основные марки ФВ65, ФВ70, ФВ70Б) производится из вольфрамитового и шеелитового концентратов, содержащих свыше 55-65% триоксида вольфрама (WO3), а ферромолибден (основные марки ФМо52, ФМо55, ФМо58, ФМо60) – из молибденового концентрата, в состав которого входит не менее 53-58% молибдена (Mo).

Измельчённую руду или концентрат загружают в специальную ферросплавную электропечь, добавляя так называемый восстановитель (уголь, кокс, полукокс, торфяные брикеты и т.п.), более прочный и химически активный к базовому химическому элементу. В процессе плавки восстановитель извлекает ценный (ведущий) элемент из исходного сырья, а железо растворяет его, сплавляется с ним, выводит из зоны химической реакции, препятствуя обратным процессам. В итоге получается ферросплав с высоким содержанием нужного химического элемента. Конечная продукция может иметь вид кусков различных фракций, размер которых определен ГОСТами (в среднем 20-50 мм), а также блоков, чушек, гранул и т.п.

Производство стали

Как было упомянуто в начале статьи, сплав на основе железа называется сталью в том случае, если он содержит не более 2,14% углерода, плюс незначительное количество примесей, доля каждой из которых не превышает 1 % от общего объема металла. Таким образом, задача производства стали заключается в удалении из расплавленного исходного сырья (руды, чугуна, металлического лома, стружки и т.п.) лишнего углерода, а также минимизации вредных примесей – фосфора и серы, которые придают стали хрупкость и ломкость.

Процесс выплавки стали состоит из нескольких этапов. На первом, окислительном этапе, расплавляется шихта, происходит процесс окисления ряда химических элементов, включая углерод, фосфор превращается в первичный шлак, который удаляется из печи. На втором этапе расплав хорошо прогревается и закипает – сгорает лишний углерод и снова удаляют шлак. На третьем, восстановительном этапе, металл раскисляют (удаляют растворенный кислород), переводя серу в шлак, в расплав вводятся легирующие добавки для того, чтобы химический состав металла довести до заданного ГОСТами, и готовят к выпуску.

Выплавка стали

Рисунок 1. Конструкция печи для выплавки стали.

Легирование ферросплавами
Чтобы довести сталь до предусмотренного ГОСТом химического состава используют ферросплавы. Их вводят в разные периоды плавки стали. Например, ферроникель (основные марки ФН4 и ФН6) вводится в первый период – окислительный, из-за того, что никель не окисляется в печи, но содержит водород, который при нагреве превращается в газ. Этот газ и удаляется на втором этапе, в процессе кипения стали. В свою очередь феррониобий (основные марки ФН0, ФН1, ФН2, ФН3 и ФН4) и феррованадий (основные марки ФВд35 и ФВд50) хорошо окисляются, поэтому их вводят в конце плавки стали.

Ферросплавы

Рисунок 2. Ферросплавы.

Ферросплавы расширяют свойства стали
Легирование стали и сплавов ферросплавами позволяет изменить и улучшить ее физико-механические характеристики. Сталь может быть легирована как одним, так и несколькими ферросплавами.

  • Ферровольфрам уменьшает чувствительность стали к отпускной хрупкости, делает ее устойчивой к ударным нагрузкам и вибрации, увеличивает жаропрочность, износостойкость, твердость, прочность, пластичность. Марки «вольфрамовой» стали: 18Х2Н4ВА, 15ХНГ2ВА, 38ХНЗВА, ХВСГ, ХВ4.
  • Ферромолибден увеличивает жаропрочность стали, повышает предел прочности и текучести, уменьшает отпускную хрупкость, делает металл более устойчивым к питтинговой коррозии. Марки «молибденовой» стали: 40ХНМА, 38ХМЮА, улучшенные хромом и никелем: 18Х2Н4МА, 08Х17Н13М2Т, 10Х17Н13МЗТ.
  • Феррониобий используют для образования мелкозернистой структуры стали, увеличения ударной вязкости, пластичности, жаростойкости, сопротивляемости ползучести, уменьшения межкристаллической коррозии. Марки «ниобиевой» стали: 20Х1М1Ф1БР, 18Х11МВФБ, улучшенные никелем: 03Х16Н15МЗБ, 08Х18Н12Б, 03Х21Н21М4ТБ.
  • Феррованадий формирует мелкозернистую структуру стали, уменьшает склонность к деформационному старению, перегреву, ослаблению при отпуске, повышает износостойкость, качество свариваемости, литейные характеристики. Марки «ванадиевой» стали, улучшенной вольфрамом и хромом: Р9, Р18, P6M3, Р9М4К8, Р12Ф4К5.
  • Ферроникель применяется для повышения вязкости стали, повышает ее жаропрочность и коррозионную стойкость (в пресной и морской воде), уменьшает скорость закалки, усиливает сопротивляемость старению. Марки «никелевой» стали: 21H5A, ОН6, ОН9, улучшенные хромом: 20ХН, 45НХ, ниобием: 12Х18Н9Т, молибденом: 10Х17Н13МЗТ.

Способы легирования и классификация стали

Помимо технологии легирования стали ферросплавами, в металлургической отрасли применяют еще ряд способов достижения в ней нужной концентрации химических элементов. Это может быть сделано путем сплавления стали с чистыми металлами, природными («сырыми») материалами, отходами производств, вторичным сырьем и т.д. После процесса легирования сталь классифицируют как низко-, средне- или высоколегированную, содержащую до 4%, до 11%, и свыше 11% легирующего элемента, соответственно.

Достоинства и недостатки легирования ферросплавами

Важным достоинством ферросплавов является то, что у большинства из них температура плавления ниже температуры плавления чистого металла. Благодаря этому окислы ведущего элемента ферросплава восстанавливаются при более низкой температуре, и происходит это полнее, быстрее, с меньшими энергетическими и финансовыми затратами. Техническая стоимость легирующего элемента в ферросплаве ниже, чем в чистом металле, что в определенной степени снижает и стоимость стали.

Кроме того, ферросплавы технологичнее чистого металла, они проще растворяются, что упрощает введение легирующего элемента в расплав, способствует минимизации угара и безвозвратных потерь массы легирующего элемента. К недостаткам ферросплавов относят высокую энерго-, трудо- и материалоемкость при их производстве, а также повышенные затраты на дробление, смешение и брикетирование перед отправкой готового продукта потребителю.

"Метотехника" ®
e-mail: info@metotech.ru

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(499) 166-78-38
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Нихром :: Фехраль :: Нихром в изоляции :: Титан :: Вольфрам :: Молибден :: Кобальт :: Термопары :: Термопары нагревостойкие :: Никель :: Монель :: Константан :: Мельхиор :: Твердые сплавы :: Порошки металлов :: Нержавеющая сталь :: Жаропрочные сплавы :: Ферросплавы :: Олово :: Тантал :: Ниобий :: Ванадий :: Хром :: Рений :: Прецизионные сплавы :: Цирконий :: Обзор цен на металлы и ферросплавы :: Карта сайта
                     Яндекс цитирования
Метотехника® Все права защищены