Lähes jokainen tonni terästä kulkee senkan tai muuntimen läpi, johon on lisätty vähintään yksi ferroseos. Rautaseos on perusseos, jossa rauta sisältää yhtä tai useampaa alkuainetta, jolla on korkea affiniteetti happea, rikkiä tai hiiltä kohtaan tai joita tarvitaan seosaineina valmiissa teräksessä. Ferropii, ferromangaani ja ferrokromi ovat korkeimpia-tilavuuslaatuja; ferromolybdeenia, ferrovanadiumia, ferrovolframia, ferrotaania ja ferroniobiumia lisätään pienempinä määrinä, mutta ne usein ratkaisevat lopputuotteen ominaisuudet.
Miksi ferroseoksia käytetään puhtaiden metallien sijasta
Puhdas mangaani, kromi tai vanadiini sulaa erittäin korkeassa lämpötilassa tai on vaikeasti liukenevaa nestemäiseen teräkseen. Niiden seostaminen raudalla tuottaa perusseoksen, jolla on alhaisempi sulamispiste, hyödyllinen tiheyssovitus teräkseen ja ennustettava liukenemiskäyttäytyminen. Ferroseokset vähentävät myös seostuselementin yksikkökustannuksia ja tekevät lisäyksen hallinnasta käytännöllisen teollisessa mittakaavassa. Useimmat lajikkeet toimitetaan määritellyissä kokoluokissa, tyypillisesti 10-50 mm tai 10-100 mm kokkareina, ja hienoainesta ja pölystä on säädetty sallittuun enimmäismäärään.
Rooli yksi: seosainelisäaineet
Seostaminen on tunnetuin toiminto. Elementit tuodaan teräksen koostumuksen spesifikaatioiden mukaisesti kehittämään vaaditun lujuuden, kovuuden, sitkeyden, korroosionkestävyyden tai korkean lämpötilan yhdistelmän. Tyypillisiä esimerkkejä ovat kromi korkea--- tai vähähiilisestä--ferrokromista ruostumattomaan ja lämmönkestävään-laatuun, mangaani ferromangaanista rakenneteräksiin, molybdeeni ferromolybdeenistä virumisen ja karkaisun kestävyyteen, vanadiini ferromolybdeenista virumisen ja karkaisun kestävyyteen, vanadiini {{saostusvahvistuksessa} ja korkeatasoinen ferrovanadium} niukka-seosteiset teräkset ja volframi ferrovolframista työkalu- ja pika{7}}nopeuksille teräksille.
Lisäyksen ajoitus riippuu elementistä. Alkuaineet, joilla on korkea happiaffiniteetti, lisätään myöhään, kauhaan tai laskun aikana, kun taas siedettävämpiä elementtejä voidaan lisätä uuniin. Tavoitteena on aina osua koostumusikkunaan mahdollisimman alhaisella perusmetallin kulutuksella.
Toinen rooli: hapettimen ja rikinpoisto
Teräksen valmistuksen aikana liuennut happi on poistettava ennen valua puhallusreikien, oksidisulkeutumien ja huonon pinnan laadun estämiseksi. Ferropiitä, ferromangaania ja kalsiumia- sisältävät perusmetalliseokset reagoivat liuenneen hapen kanssa ja poistavat sen kuonaa-muodostavan oksidina. Ferromangaani menee pidemmälle: liukenemalla syntyvä mangaani yhdistyy rikin kanssa muodostaen mangaanisulfidia, joka poistaa rikkiä liuoksesta ja vähentää kuuman lyhennystä. Kalsium-piin perusseoksia käytetään inkluusioiden muodon säätelyyn, jolloin kovat, kulmikkaat oksidisulkeumat muunnetaan pehmeämmiksi pallomaisiksi, mikä parantaa sitkeyttä ja työstettävyyttä.
Hapettumisenesto: ferropiin, ferromangaanin ja kalsium-piin perusseokset, lisätty ennen koputusta tai sen aikana.
Rikinpoisto: mangaani{0}}laakerilaadut, joita tukee kauhan peruskuonakäytäntö.
Sisällön muunnos: kalsiumia- sisältävät perusseokset, lisätty ensisijaisen hapettumisen jälkeen.
Rooli kolme: Rokotusaineet ja rakenteen valvonta
Rokotus on vähiten näkyvä, mutta usein arvokkain toiminto. Valuraudassa ferrosilikon-pohjainen ymppäysaine lisätään sulaan rautaan juuri ennen valua, jotta grafiitti kiteytyy hienoina, tasaisesti jakautuneina hiutaleina tai kyhmyinä karkeiden tai jäähdytettyjen rakenteiden sijaan. Tuloksena on parempi työstettävyys, tasaisempi kovuus ja vähemmän kovia kohtia valussa. Teräksen valmistuksessa siihen liittyvät lisäykset parantavat valuraerakennetta ja vähentävät segregaatiota jähmettymisen aikana.
Rokotusaineet riippuvat oikean kokoluokan luokittelusta ja ajoituksesta. Liian aikaisin lisätty ydinhiukkaset liukenevat ja vaikutus menetetään; kylmään metalliin lisättynä ne eivät hajoa tasaisesti.
Neljäs rooli: aineiden ja ei-{0}}teräksen käytön vähentäminen
Rautaseoksia kulutetaan myös terässulatuksen ulkopuolella. Ferropii on klassinen pelkistysaine metallotermisessä tuotannossa: sitä käytetään kalsinoidun dolomiitin pelkistämiseen magnesiumin silikotermisessä tuotannossa, ja se toimii pelkistimenä muiden ferroseosten ja joidenkin ei--rautametallien valmistuksessa. Alumiini-laakerit ja pii-laakerimetalliseokset palvelevat samanlaisia tarkoituksia, kun vaaditaan voimakkaasti pelkistävää ympäristöä. Pienemmät määrät menevät kemianteollisuuteen, hitsaustarvikkeiden valmistukseen ja ei-rautametalliseosten tuotantoon.
Yleiset arvosanat ja niiden tehtävät
| Ferroseos | Tyypillinen pääelementti | Ensisijainen toiminto |
|---|---|---|
| Ferrosilicon | 72-80 % Si | Hapettumisenestoaine, pelkistysaine, ymppäysaine |
| Korkea{0}}hiilinen ferromangaani | 76-82 % Mn, 6-8 % C | Hapettimen, rikinpoistoaine, seostus |
| Korkea{0}}hiilinen ferrokromi | 60-70 % Cr, 6-8 % C | Lejeeraus ruostumattomille ja kuumuutta{0}}kestävälle teräkselle |
| Ferromolybdeeni | 55-65 % Mo | Seosaine virumisen ja karkaisun kestävyyttä varten |
| Ferrovanadium | 50-80 % V | Raejalostus ja -vahvistus HSLA-teräksissä |
| Ferrotitaani | 30 % tai 70 % Ti | Deoksidaatio, rakeiden jalostus, stabiloivat lisäykset |
| Ferrotungsten | 70-80 % W | Seostus työkaluille ja pika{0}}nopeuksille teräksille |
Määritellyt vaihteluvälit vaihtelevat laatujen ja toimittajien spesifikaatioiden välillä, joten jokainen lämpö on lisättävä analyysitodistuksen ja vaaditun talteenottonopeuden perusteella eikä pelkästään taulukon perusteella.
Lisäyskäytäntö ja palautus
Oikean seoksen lisääminen väärällä tavalla tuhlaa sekä materiaalia että uuniaikaa. Kolme käytännön sääntöä sovelletaan. Ensin mitoitetaan lisäys lämpöpainon ja vaaditun analyysin mukaan, jotta elementin talteenottonopeus tietyssä käytännössä on mahdollista. Toiseksi, lisää hapelle -herkimmät alkuaineet mahdollisimman myöhään, hapettumisen päätyttyä, koska muutoin reaktiiviset alkuaineet menetetään kuonaan ja ilmakehään. Kolmanneksi, sekoita kauhaa riittävästi, jotta se liukenee täydellisesti altistamatta sulaa tarpeettomalle uudelleenhapettumiselle, ja vahvista lopullinen analyysi sekoittamisen jälkeen otetulla näytteellä.
Usein kysytyt kysymykset
K: Mikä on ferroseosten lisäämisen päätarkoitus teräkseen?
Ne lisäävät seosaineita, poistavat liuennutta happea ja rikkiä, säätelevät sulkeumien muotoa, jalostavat valurakennetta ja toimivat pelkistysaineina muissa metallurgisissa prosesseissa.
K: Mikä ferroseos on tavallinen hapettumisenestoaine?
Ferropii ja ferromangaani ovat tilavuudeltaan suurimmat hapettumisenestoaineet, joita yleensä tukevat kalsium-pii- tai alumiinilisäaineet, joissa inkluusiovalvonta on tärkeää.
K: Kuinka ferromangaani parantaa teräksen laatua?
Mangaani sekä deoksidoi sulatteen että yhdistyy rikin kanssa muodostaen mangaanisulfidia, mikä vähentää kuumahalkeilun riskiä valssauksen ja takomisen aikana.
K: Mitä rokotus on ja miksi sillä on merkitystä valuraudassa?
Se on ferrosilikon-pohjaisen seoksen lisääminen juuri ennen valua, jotta grafiitti kiteytyy hienoksi ja tasaisesti, mikä antaa tasaisen kovuuden ja paremman työstettävyyden.
K: Mikset lisää puhdasta kromia tai vanadiinia ferroseoksen sijaan?
Ferroseokset sulavat helpommin, liukenevat ennustettavasti nestemäiseen teräkseen, sopivat paremmin kylvyn tiheyteen ja maksavat vähemmän seosalkuyksikköä kohti.
K: Milloin happi{0}}herkkiä lisäyksiä tulee tehdä?
Primaarisen hapettumisen jälkeen kauhassa tai kierteityksen aikana, jotta kuona ja ilmakehän happi eivät kuluta reaktiivista alkuainetta ennen kuin se saavuttaa teräksen.
