Класифікація та призначення феросплавів
Сучасна електрометалургія феросплавів спеціалізується на первинному добуванні металів з руд, концентратів і технічно чистих оксидів, до феросплавам відносяться також лігатури і модифікатори. Лігатуру отримують або сплавом складових її компонентів, або відновленням їх з руд і концентратів. Лігатура має нижчу температуру плавлення, ніж будь-який з вхідних в її склад металів, швидше розчиняється при легуванні нею сплавів, і при цьому зменшується чад елементів. Модифікатор - речовина, малі кількості якого істотно змінюють структуру і властивості обробленого їм металу або сплаву. Цей ефект називають модифицированием. Модифікатори діляться на 2 групи: 1-го роду - поверхнево-активні речовини (ПАР) і 2-го роду - інокулятори. Модифікатори 1-го роду адсорбуються на зародках кристалізуються металевих розплавів, гальмують їх зростання і тим самим подрібнюють мікроструктуру сталей. Модифікатори 2-го роду полегшують освіту в розплаві центрів кристалізації і також подрібнюють мікроструктуру конструкційних сталей і сплавів.
Відповідно до сучасної класифікації метали діляться на дві основні групи: чорні і кольорові. До першої групи належить залізо у всьому різноманітті продуктів, де воно є основним металом - чавун, стали і феросплави. До другої групи належать практично всі відомі метали. Залежно від фізико-хімічних властивостей метали поділяються на такі групи:
1) легкі (Al, Ba, Be, K, Ca, Li, Mg, Na, Rb, Si, Sr, Ti, Cs);
2) рідкісні (V, W, Ga, Hf, Y, Ge, Mo, Re, РЗМ, Se, Ta, Tl, Te, Zr);
3) важкі (As, Bi, Cd, Co, Cu, Cr, Mn, Hg, Ni, Sb, Sn, Pb,);
4) благородні (Au, Ag, Ir, Os, Pt, Rd, Rh, Ru) і радіоактивні (Pu, Po, Ra, Np, Th, U).
Цілий ряд елементів, що відносяться до групи кольорових металів, є основою сплавів, званих феросплавами і представляють собою двокомпонентні або більш складні композиції відповідних металів і неметалів з залізом. Умовно, метали і неметали, що становлять основу феросплавів, можна називати феросплавними елементами. До них відносяться елементи: Mn, Si, Cr, Ca, A1, Ва, Be, Co, Mg, Ti, V, W, Mo, Y, Nb, P3M, Se, Та, Ті, Zr, Ni. У феросплавах в більших чи менших кількостях присутні елементи - домішки S, Р, Сі, Sn, Sb, Bi, О, Н, N і ін.
Виділяють групи "великих" і "малих" феросплавів.
I. Група великих феросплавів (великотоннажні сплави): 1) крем'янисті феросплави (феросиліцій всіх марок, кристалічний кремній); 2) марганцеві феросплави (високо-, середньо- і низковуглеродний феромарганець), товарний і переробний ферросиликомарганец, металевий марганець, азотований марганець, марганцеві лігатури; 3) хромисті феросплави (високо-, середньо- і низковуглеродний ферохром, товарний і переробний ферросілікохром, металевий хром , азотований ферохром лігатури складних композицій).
II група малих феросплавів (малотоннажні феросплави): 1) ферровольфрам; 2) ферромолібден; 3) феррованадий; 4) сплави лужноземельних металів ЛЗМ (силикокальция, сілікобарій, сілікомагній, сілікостронцій, комплексні сплави систем Fe-Si-Mg-Ca; Si-Ca-Ba-Fe; Si-Ba-Fe; Si-Ba-Sr та ін .; 5 ) фероніобій і сплави систем Ni-Nb, Nb-Ta-Fe; Nb-Ta-Mn-Al-Si-Ti; Nb-Ta-Al; 6) ферротитан і сплави систем Fe-Si-Ti, Ti-Cr-Al; Ti-Cr-Al-Fe, Ti-Ni; 7) ферробор, і лігатури з бором (Ni-B, Cr-B, грейнал B-Si-Al-Ti-Zr); 8) сплави з алюмінієм (силико-алюміній, ферроалюміній, феросилікоалюміній, сплави систем Fe-Al-Mn-Si, Fe-Mn-Al; 9) сплави з рідкоземельними металами (P3M) систем P3M- Si; Ce-Si-Fe; РЗМ-Al-Si; РЗМ-Ni-Si; 10) Ферросиликоцирконий, ферроалюміноцірконій; 11) ферроникель.
Перерахунок з натуральних тонн в базові здійснюється за формулою:
Qбаз.т. = Qнат.т. · А / 45,
Основна кількість феросплавів використовують в сталеплавильному виробництві для легування і розкислення стали, а також для легування і модифікування чавуну і сплавів, для виробництва хімічних сполук, як відновників в металотермічних процесах.
Більшість феросплавів містить відносно велику кількість заліза. Це обумовлено тим, що у вихідній сировині разом з ведучим елементом завжди присутні оксиди заліза, які не є шкідливою домішкою для більшості феросплавів. Залізо, розчиняючи відновлений провідний елемент, знижує активність останнього і температуру плавлення феросплавів, підвищує щільність ряду і збільшує корисне використання провідних елементів при раскислении і легуванні сталі і сплавів. Освіта металевих розчинів відновлюваних елементів в залозі знижує активність ведучого елемента в розчині, що зменшує зміна енергії Гіббса процесу відновлення. Так, при утворенні розчинів на основі заліза відновлення провідного елементу можливо при більш низьких температурах кращим результатом вилучення, тому часто залізо спеціально вводять в шихтові матеріали (у вигляді стружки, оксидів). Вартість відновлених елементів в феросплавах нижче, ніж в чистому вигляді.