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
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95
logo
(800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
e-mail: info@metotech.ru

Хромистые ферросплавы

В статье рассматриваются ферросплавы, основным компонентом которых является хром.

Современная черная металлургия не могла бы существовать без разработки и внедрения технологий легирования, когда основной металл или сплав с целью придания ему тех или иных полезных свойств обогащают введением в его состав дополнительного набора определенных химических элементов. Однако ввод в расплавы сталей/чугунов легирующих элементов в химически чистом виде сопряжен с рядом проблем, едва ли не основной среди которых является различие температур плавления. Так, в частности, Т°плавл. Cr значительно превосходит аналогичный показатель для Fe – основного компонента любой стали. Облегчить выполнение данной задачи позволяет использование ферросплавов – комплексных легирующих композиций на базисной основе либо с наличием Fе в сочетании с какими-либо из иных металлов/неметаллов. Применение ферросплавов, температура плавления которых в целом сравнима с аналогичным показателем основного расплава, позволяет выровнять температурный баланс в процессе плавки и тем самым оптимизировать процесс растворения. Использование ферросплавов в технологиях литейного производства позволяет: осуществлять качественную оптимизацию физико-механических, химических и специальных свойств различных марок стали и чугуна; очищать (рафинировать) металл, избавляя его от включений нежелательных химических элементов (S, P, газы и т.д.); осуществлять структурные изменения кристаллической решетки металла в процессе кристаллизации. Ферросплавы, помимо их использования непосредственно для легирования, широко применяются как раскислители, с помощью которых удается выводить излишек кислорода из содержащихся в расплавах оксидов (например, из расплава стали удаляется закись железа FeO). В основу технологии раскисления заложена восстановительная реакция, где восстановительными свойствами обладают входящие в состав ферросплава элементы, образующие при соединении с кислородом оксида шлак, который легко отделить от восстанавливаемого металла и удалить. Метод термораскисления с использованием ферросплавов, применяемый с целью рафинирования расплава, обеспечивает возможность придания металлу дополнительной чистоты, позволяет увеличить показатели прочности и ковкости. К настоящему времени в промышленной металлургии используются ферросплавы сотен марок с простой и сложной структурой, в состав которых могут быть включены многие десятки химических элементов. В зависимости от назначения практикуется условное разделение ферросплавов на две основные группы: «большую» и «малую». В наиболее распространенную «большую» группу включены ферросплавы, применяемые в массовом масштабе и составляющие основной объем продуктов, выпускаемых промышленным способом. Ферросплавную продукцию «малой» группы, применяют для реализации узкоспециальных целей. Одними из наиболее востребованных в «большой группе» являются хромистые ферросплавы, включающие высоко-, средне-, низкоуглеродистый и азотированный феррохром, а также товарный и передельный ферросиликохром – сплав Fe, Cr и Si.

Феррохром

Введение в расплав стали легирующих элементов в химически чистом виде сопряжено с рядом проблем, едва ли не основной среди которых является различие температур плавления. Так, в частности, Т°плавл. Cr значительно превосходит аналогичный показатель для Fe – основного компонента любой стали. Облегчить выполнение данной задачи позволяет использование ферросплавов – соединений Fe с легирующим компонентом, что позволяет выровнять температурный баланс в процессе плавки.

Для легирования сталей применяют, главным образом, хромистый ферросплав феррохром (FeCr), используемый при легировании конструкционных, нержавеющих и ряда прочих сортов стали.

В качестве основных примесей выступают:

  • С (до 5 %);
  • Si (до 8 %);
  • S (до 0,05 %);
  • Р (до 0,05 %).

В приведенной ниже таблице отображено влияние феррохрома на свойства легируемых им сталей.

Таблица 1. Влияние феррохрома на свойства легируемых им сталей

Влияние феррохрома на свойства легируемых им сталей

Общий сортамент марок феррохрома, химический состав и условия поставки регламентируются ГОСТ 4757-91 «Феррохром. Технические требования и условия поставки».

В названиях марок FeCr (по ГОСТ 4757-91) буквы Ф, Х и Н обозначают, соответственно, Fe Cr и N. Буквенными символами А и Б отображается различие в массовой доле Р. Цифровые обозначения указывают, соответственно, на максимальное количество содержащегося С в сотых долях процента в марках низко-, средне- и высокоуглеродистого феррохрома и минимальное содержание N в марках азотированного феррохрома.

Классификация и маркировка

Марки феррохрома классифицируются, главным образом, по количеству С и Р.

По признаку содержания Р существует 2 группы марок FeCr:

  • группа А – названия марок с допустимым содержанием Р не более 0,02…0,04%;
  • группа Б – названия марок с допустимым содержанием Р в дапазоне 0,03-0,06%.

По признаку содержания С феррохром подразделяют на следующие основные классы:

  • высокоуглеродистую группу: С в пределах 6,5…8% (например, ФХ650А, ФХ800Б и др.);
  • среднеуглеродистую группу: С в пределах 1…4% (например, ФХ100А, ФХ250Б и др.);
  • низкоуглеродистую группу: С в пределах 0,1…0,5% (например, ФХ010А, ФХ025Б и др.);
  • безуглеродистую группу: С в пределах не более 0,01…0,06% (например, ФХ001А, ФХ006Б и др.).

Допустимое количество Si в марках низкоуглеродистого и безуглеродистого FeCr может варьироваться в пределах 0,8…2,0%. Допустимое количество S в марках низкоуглеродистого, среднеуглеродистого и высокоуглеродистого FeCr колеблется в диапазоне 0,02…0,06%.

Ферросплавной промышленностью осуществляется также выпуск марок азотированного FeCr, отличающихся повышенным содержанием N в диапазоне 0,9…6% (например, ФХН100А, ФХН400Б и др.).

Выплавку высокохромистых и низкоуглеродистых сталей осуществляют с применением малоуглеродистого FeCr. Марки феррохрома с самым низким количеством С востребованы при легировании низкоуглеродистых коррозиестойких сталей.

Выплавку сталей со средним и повышенным содержанием С производят с использованием, соответственно, среднеуглеродистых и высокоуглеродистых марок FeCr.

Способы промышленного получения

В промышленных масштабах получение высокоуглеродистого, среднеуглеродистого, низкоуглеродистого, безуглеродистого и азотированного феррохрома осуществляют различными способами, каждый из которых имеет свои особенности.

Для производства феррохрома из богатых хромовых руд вполне достаточно применения цикла дробильно-сортировочных операций; в использовании дополнительного обогащения нет необходимости. Руды с небольшим удельным содержанием Cr подвергаются обогащению с последующим процессом получения высокохромистого концентрата. Поскольку Cr в соединении с Fe образует твердые растворы, а в сочетании с С – ряд прочных карбидов, химсостав получаемого феррохрома во многом зависит от способа выплавки.

Основным методом получения высокоуглеродистого феррохрома (4,0-10 % С) является углеродное восстановление хромосодержащей руды в тиглях мощных электропечей закрытого и открытого типа. Процесс имеет непрерывный цикл с периодическим удалением шлаков.

Выпуск среднеуглеродистого феррохрома (0,5-4 % С) осуществляют методами силикотермии либо рафинирования феррохрома высокоуглеродистой группы в конвертерах кислородного и (или) газокислородного типа.

Примечание. Силикотермия – процесс получения металлов путем восстановления их оксидов металлов кремнием. Метод основан на том, что сродство Si к кислороду выше, чем у восстанавливаемого металла. Силикотермические процессы осуществляются в дуговых печах, поскольку выделяющегося при восстановлении тепла не хватает для расплавления и необходимого перегрева продуктов плавки.

Феррохром в кусках

Рисунок 1. Феррохром в кусках

Для производства низкоуглеродистого феррохрома (0,1…0,5 % С) используют силикотермический процесс с применением открытых электродуговых печей невысокой мощности или внепечной способ, когда жидкий силикохром смешивается с рудоизвестковым расплавом в специальных ковшах.

Получение безуглеродистого феррохрома (содержание С ≤ 0,06 %) осуществляют путем рафинирования в вакуумной среде предварительно размолотого и подвергнутого окислению феррохрома с высоким содержанием С, а также способом вакуумного обезуглероживания низкоуглеродистого феррохрома.

Для получения азотированного феррохрома (1,0-10 % N) измельченный средне- или низкоуглеродистый феррохром подвергают нагреву в азотистой или аммиачной среде при температуре ~ 1050 °С.

Практическое применение

Феррохром различных классов и марок используют для легирования сталей и чугунов, а также с целью раскисления сплавов. Его средний расход в сталелитейном и чугунолитейном производстве – 2…3 кг на тонну основного расплава. Легирование стали Cr позволяет повысить пределы ее прочности, ковкости, упругости, термо-, износо-, и коррозиестойкости.

Ферросиликохром (силикохром)

Ферросиликохром (силикохром, FeCrSi) – сложнолегированный сплав Fe, Cr, Si и других химических элементов, основными среди которых, помимо Fe, являются Si и Cr.

Ферросиликохром изготавливают в виде кусков (дробленый силикохром) или гранул (гранулированный силикохром). Масса куска в дробленом ферросиликохроме – ≤ 20 кг, габариты по классу крупности – ≤ 315 мм.

Заглавными буквами русского алфавита в названиях марок обозначают: Ф — железо (Fe), X — хром (Cr), С — кремний (Si), Р — фосфор (Р). Цифровыми индексами отображается массовая доля Si в составе ферросиликохрома.

Отечественная промышленность осуществляет производство товарного и передельного ферросиликохрома. Товарный продукт используют с целью легирования и раскисления основного сплава, передельный – как восстановитель при получении низкоуглеродистых феррохромов методом силикотермии.

Основные марки ферросиликохрома

Общий сортамент марок ферросиликохрома, химический состав и условия поставки регламентируются ГОСТ 11861-91 «Ферросиликохром. Технические требования и условия поставки».

Основными марками ферросиликохрома являются ФСХ18, ФСХЗ0, ФСХ40 и некоторые другие (таблица 2).

Таблица 2. Основные марки ферросиликохрома и их химический состав

Основные марки ферросиликохрома и их химический состав

Таким образом, процентное содержание Si в силикохроме марки ФХС20 – 16…23 %, в силикохроме марки ФХС33 (соответственно) – 30…37 % и ≥ 48 %, силикохроме марки ФХС40 – 37…45 % и ≥ 35 %, силикохроме марки ФХС48 – ≥ 45 % и ≥ 28 %.

Промышленное получение ферросиликохрома

Ферросиликохром получают двумя основными способами: одноэтапным (шлаковым) и двухэтапным (бесшлаковым).

При использовании одноэтапного (шлакового) способа практикуют включение в состав шихты хромитовой руды, кварцита и коксика (коксовая мелочь крупностью до 25 мм).

В ходе двухэтапного способа на первом технологическом этапе получают передельный высокоуглеродистый феррохром, в присутствии которого на втором этапе осуществляют углеродное восстановление Si из кремнезема (кварцита).

Выплавка ферросиликохрома с использованием бесшлакового двухэтапного метода осуществляют в виде непрерывного процесса с применением футерованных углеродом рудовосстановительных электропечей, имеющих мощность 16…35 МВА (рис. 1).

Ферросплавная электропечь типа РКЗ-33М01

Рис. 2 Ферросплавная электропечь типа РКЗ-33М01: 1 – корпус печи; 2 – футеровочный слой; 3 – электротрансформатор; 4 – ограждающий кожух короткосетевого компенсатора; 5 – компоненты короткой сети; 6 – установленные экраны; 7 – лебедка гидроподъемника; 8 – блок управления перепускными электродами; 9 – держатель электродов; 10 – крышка печного свода.

На завершающей 2-й стадии процесса плавку выполняют с использованием кварцита (25–85 мм), гранулированного передельного углеродистого феррохрома, полукокса и коксика (5…25 мм), а также определенного количества мелкой стальной стружки.

Сфера применения ферросиликохрома

Основная сфера применения ферросиликохрома — чернометаллургическое производство. Его используют преимущественно в качестве составляющей легирующей композиции и раскислителя при выплавке ряда марок нержавеющих сталей, а также восстановительного реагента при изготовлении средне- и низкоуглеродистого феррохрома методом силикотермии. Используется силикохром и при модифицировании чугунов.

В зависимости от содержания Si ферросиликохром может быть «богатым» и «бедным». В первом массовая доля Si варьируется в пределах 44…56% (прочее – Fe, Cr и некоторые другие примеси); во втором содержится от 10 до 44 % Si.

При помощи силикохрома «богатой» группы производят безуглеродистый феррохром и выплавляют нержавеющую сталь. «Бедный» силикохром используют при силикотермической выплавке низколегированных сталей, а также при получении низкоуглеродистых марок феррохрома.

Применение ферросиликохрома позволяет значительно снизить расход дорогостоящего феррохрома низкоуглеродистой группы. Изготовление различных марок рафинированного феррохрома, в зависимости от особенностей технологического процесса, осуществляется с использованием ферросиликохрома определенного состава.

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

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(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
       Rambler's Top100               Яндекс цитирования