Hampir setiap tan keluli melalui senduk atau penukar di mana sekurang-kurangnya satu ferroalloy telah ditambah. Ferroalloy ialah aloi induk di mana besi membawa satu atau lebih unsur yang mempunyai pertalian tinggi untuk oksigen, sulfur atau karbon, atau yang diperlukan sebagai unsur mengaloi dalam keluli siap. Ferosilikon, feromangan dan ferokrom ialah-gred volum tertinggi; ferromolybdenum, ferrovanadium, ferrotungsten, ferrotitanium dan ferroniobium ditambah dalam jumlah yang lebih kecil tetapi selalunya menentukan sifat produk akhir.
Mengapa Ferroalloy Digunakan Daripada Logam Tulen
Mangan tulen, kromium atau vanadium cair pada suhu yang sangat tinggi atau sukar untuk larut dalam keluli cecair. Mengalokan mereka dengan besi menghasilkan aloi induk dengan takat lebur yang lebih rendah, padanan ketumpatan yang berguna dengan keluli dan tingkah laku pembubaran yang boleh diramal. Ferroaloi juga mengurangkan kos seunit unsur mengaloi dan menjadikan kawalan tambahan dalam senduk praktikal pada skala industri. Kebanyakan gred dibekalkan dalam julat saiz yang ditetapkan, biasanya 10-50 mm atau 10-100 mm ketulan, dengan denda dan habuk dikawal ke tahap maksimum yang dibenarkan.
Peranan Pertama: Aditif Aloi
Mengaloi adalah fungsi yang paling terkenal. Elemen diperkenalkan mengikut spesifikasi komposisi keluli untuk membangunkan gabungan kekuatan, kekerasan, keliatan, rintangan kakisan atau prestasi suhu tinggi yang diperlukan. Contoh biasa termasuk kromium daripada-karbon tinggi atau rendah-karbon ferrochrome untuk gred tahan karat dan haba-, mangan daripada ferromanganese untuk keluli struktur, molibdenum daripada ferromolibdenum untuk rintangan rayapan dan tempering, vanadium daripada ferrovanadium dan incipi{100}{101}pemurnian butir-butir tinggi keluli aloi-rendah dan tungsten daripada ferrotungsten untuk perkakas dan keluli-tinggi.
Masa penambahan bergantung pada elemen. Unsur yang mempunyai pertalian tinggi untuk oksigen ditambah lewat, dalam senduk atau semasa mengetuk, manakala unsur yang lebih bertolak ansur boleh ditambah dalam relau. Matlamatnya adalah sentiasa untuk memukul tetingkap komposisi dengan penggunaan aloi induk yang paling rendah.
Peranan Kedua: Deoxidiser dan Desulphuriser
Semasa pembuatan keluli, oksigen terlarut mesti dikeluarkan sebelum tuang untuk mengelakkan lubang semburan, kemasukan oksida dan kualiti permukaan yang buruk. Aloi induk yang mengandungi ferosilikon, feromangan dan kalsium-bertindak balas dengan oksigen terlarut dan mengeluarkannya sebagai sanga-membentuk oksida. Ferromanganese pergi lebih jauh: mangan yang dihasilkan melalui pelarutan bergabung dengan sulfur untuk membentuk mangan sulfida, yang menghilangkan sulfur daripada larutan dan mengurangkan rasa sesak panas. Aloi induk silikon-kalsium digunakan untuk kawalan bentuk kemasukan, menukar kemasukan oksida bersudut yang keras kepada bentuk globular yang lebih lembut yang meningkatkan keliatan dan kebolehmesinan.
Penyahoksidaan: aloi induk ferosilikon, feromangan dan kalsium-, ditambah sebelum atau semasa mengetuk.
Penyahsulfuran: gred galas-mangan, disokong oleh amalan sanga asas dalam senduk.
Pengubahsuaian kemasukan: kalsium-bearing aloi induk, ditambah selepas penyahoksidaan primer.
Peranan Tiga: Inokulan dan Kawalan Struktur
Inokulasi adalah yang paling tidak kelihatan tetapi selalunya fungsi yang paling berharga. Dalam besi tuang, inokulan berasaskan ferrosilikon-ditambahkan pada besi cair sejurus sebelum dituang supaya grafit menjadi nukleus sebagai serpihan atau nodul yang halus, teragih sekata dan bukannya struktur yang kasar atau sejuk. Hasilnya ialah kebolehmesinan yang lebih baik, kekerasan yang lebih seragam dan bintik-bintik keras yang lebih sedikit dalam tuangan. Dalam pembuatan keluli, penambahan berkaitan memperhalusi struktur butiran sebagai-dan mengurangkan pengasingan semasa pemejalan.
Inokulan bergantung pada penggredan saiz dan pemasaan yang betul. Ditambah terlalu awal, zarah nukleus larut dan kesannya hilang; ditambah kepada logam sejuk, mereka gagal untuk tersebar secara seragam.
Peranan Empat: Mengurangkan Ejen dan Bukan{0}}Kegunaan Keluli
Ferroalloys juga digunakan di luar peleburan keluli. Ferrosilicon ialah reduktor klasik dalam pengeluaran metalotermik: ia digunakan untuk mengurangkan dolomit terkalsin dalam pengeluaran silikotermik magnesium, dan ia bertindak sebagai agen penurunan dalam pembuatan ferroalloy lain dan beberapa logam bukan{1}}ferus. Aloi induk galas-aluminium-dan silikon-mempunyai tujuan yang sama di mana persekitaran pengurangan yang kuat diperlukan. Jumlah yang lebih kecil digunakan untuk industri kimia, untuk mengimpal pembuatan boleh guna dan kepada pengeluaran aloi bukan{6}}ferus.
Gred Biasa dan Fungsinya
| Ferroalloy | Unsur utama biasa | Fungsi utama |
|---|---|---|
| Ferosilikon | 72-80 % Si | Deoxidiser, reduktor, inokulan |
| Tinggi-ferromangan karbon | 76-82 % Mn, 6-8 % C | Deoxidiser, desulphuriser, pengaloian |
| Ferrokrom karbon-tinggi | 60-70 % Cr, 6-8 % C | Mengaloi untuk keluli tahan karat dan-haba |
| Ferromolibdenum | 55-65 % Bln | Mengaloi untuk rintangan rayapan dan pembajaan |
| Ferrovanadium | 50-80 % V | Penapisan dan pengukuhan bijirin dalam keluli HSLA |
| Ferrotitanium | 30 % atau 70 % Ti | Penyahoksidaan, penghalusan bijirin, penstabilan tambahan |
| Ferrotungsten | 70-80 % W | Mengaloi untuk alatan dan keluli-kelajuan tinggi |
Julat yang ditentukan berbeza antara gred dan antara spesifikasi pembekal, jadi setiap haba mesti ditambah berdasarkan sijil analisis dan kadar pemulihan yang diperlukan dan bukannya di atas meja sahaja.
Amalan Tambahan dan Pemulihan
Menambah aloi yang betul dengan cara yang salah membazirkan kedua-dua bahan dan masa relau. Tiga peraturan praktikal digunakan. Pertama, saiz penambahan berat haba dan analisis yang diperlukan, membolehkan kadar pemulihan elemen dalam amalan khusus. Kedua, tambahkan unsur paling sensitif-oksigen selewat mungkin, selepas penyahoksidaan selesai, kerana unsur reaktif hilang kepada sanga dan ke atmosfera sebaliknya. Ketiga, kacau senduk secukupnya untuk pembubaran lengkap tanpa mendedahkan leburan kepada pengoksidaan semula yang tidak perlu, dan sahkan analisis akhir dengan sampel yang diambil selepas dikacau.
Soalan Lazim
S: Apakah tujuan utama menambah ferroalloys kepada keluli?
Mereka memperkenalkan unsur mengaloi, mengeluarkan oksigen terlarut dan sulfur, mengawal bentuk kemasukan, menapis struktur tuangan dan berfungsi sebagai agen pengurangan dalam proses metalurgi lain.
S: Ferroalloy yang manakah merupakan penyahoksida standard?
Ferosilikon dan ferromangan ialah-penyahoksida isipadu tertinggi, biasanya disokong oleh kalsium-tambahan silikon atau aluminium di mana kawalan kemasukan adalah kritikal.
S: Bagaimanakah feromangan meningkatkan kualiti keluli?
Mangan kedua-duanya menyahoksida cair dan bergabung dengan sulfur untuk membentuk mangan sulfida, yang mengurangkan risiko retak panas semasa penggelek dan penempaan.
S: Apakah inokulasi dan mengapa ia penting dalam besi tuang?
Ia adalah penambahan aloi induk berasaskan ferosilikon-sejurus sebelum tuangan supaya grafit menukleus dengan halus dan sekata, memberikan kekerasan seragam dan kebolehmesinan yang lebih baik.
S: Mengapa tidak menambah kromium atau vanadium tulen dan bukannya ferroalloy?
Ferroalloys lebih mudah cair, boleh diramal larut dalam keluli cecair, sepadan dengan ketumpatan mandian dengan lebih baik dan kos lebih rendah bagi setiap unit unsur mengaloi.
S: Bilakah oksigen-tambahan sensitif perlu dibuat?
Selepas penyahoksidaan primer, dalam senduk atau semasa mengetuk, supaya unsur reaktif tidak dimakan oleh sanga dan oksigen atmosfera sebelum ia mencapai keluli.
