Ferro-vanadiumlegering: Sådan fungerer det, kvaliteter og stålanvendelser
Læg en besked
Ferrovanadium er standardmetoden til at introducere vanadium i stål og støbejern. Det eksisterer, fordi rent vanadium er dyrt at håndtere og langsomt at opløse, mens masterlegeringen er tæt, opløses rent i en slev og kan oplades i bulk uden pyroforisk risiko for et fint metal. For et stålværk, der har brug for et par hundrededele af en procent vanadium for at opfylde en styrkespecifikation, er masterlegeringen den praktiske vej.
Hvad er Ferro Vanadium Alloy
Legeringen fremstilles ved at reducere vanadiumpentoxid med aluminium og jern i en termitisk reaktion, som giver et tæt, lavt-gasprodukt med et kontrolleret restaluminiumniveau. Kvaliteter er opkaldt efter deres nominelle vanadiumindhold, og den kinesiske nationale specifikation for legeringsfamilien, GB/T 4139, dækker ferrovanadiumkvaliteter i FeV50, FeV60 og FeV80 betegnelsesområdet, hvor tallet er det nominelle vanadiumniveau. Købere bør behandle karakteren som en identifikator og bekræfte de faktiske sammensætningsgrænser i certifikatet, fordi kulstof-, silicium-, aluminium- og svovlgrænser flytter prisen mere end selve vanadiumtallet.
| Grad | Vanadium | Typisk kulstof | Typisk størrelse |
|---|---|---|---|
| FeV50 | Omkring 50 % V | 0,4 % maks | 10-50 mm |
| FeV60 | Omkring 60 % V | 0.2-0.3% | 10-50 mm |
| FeV80 | Omkring 80 % V | 0.15-0.2% | 10-50 mm, 3-10 mm |
Lavere kvaliteter bærer mere jern og mere kulstof for det samme vanadiumindhold, hvilket er acceptabelt i kulstofstål, men ikke i lav-kulstof- og rustfri kvalitet, hvor kulstofopsamling- er straffet.
Hvordan vanadium ændrer stål
Vanadium virker gennem to mekanismer, der virker på samme tid. Under størkning og afkøling kombineres det med kulstof og nitrogen for at danne fine vanadiumcarbonitridudfældninger. Disse partikler fastgør korngrænser, så austenitkornstørrelsen forbliver fin under genopvarmning, og de styrker ferriten ved at forhindre dislokationsbevægelser. Sammen øger de to effekter flydespændingen uden tabet af duktilitet, som en simpel kulstofstigning ville forårsage. Kornstørrelse måles på produktionskuponer ved hjælp af metoderne i ASTM E112, og det er den hurtigste indikator for, om tilsætningen er blevet ordentligt spredt.
Vanadium har også en stærk affinitet til ilt og svovl, så en del af tilsætningen bruges på deoxidation og afsvovling frem for at styrke. Det forbrug er årsagen til, at genvindingen aldrig er 100 %, og grunden til, at en lille prøvevarme er mere værd end en beregning, når en ny leverandør eller en ny kvalitet introduceres.
Hvor Ferro Vanadium bruges
Det største enkeltudtag er høj-styrke lavt-legeret konstruktionsstål, hvor vanadium- eller niobium-mikrolegering leverer den specificerede minimum flydespænding. ASTM A572/A572M Grade 50 kræver for eksempel en minimum flydespænding på 345 MPa i standard konstruktionstykkelsesområdet, mens Grade 65 kræver 450 MPa. Vejrkvaliteter i ASTM A588-familien og ASTM A992-specifikationen for strukturelle former er også afhængige af mikrolegeringstilsætninger for at opfylde deres mekaniske krav på et kontrolleret kulstofniveau.
Andre vigtige afsætningsmuligheder omfatter armeringsstål, der er fremstillet efter en udbytte-specifikation snarere end en kemispecifikation, smedningskvaliteter til krumtapaksler og plejlstænger, fjederstål, skinnestål og værktøjsstål såsom H13-varmarbejdskvaliteten omfattet af ASTM A681. I hvert tilfælde er tilsætningsniveauet indstillet til at opfylde en mekanisk egenskab, og vanadiumomkostningerne er begrundet i mængden af stål, der kan nedgraderes i kulstof- eller sektionsvægt.
Smeltepraksis og restitution
Ferrovanadium tilsættes normalt til øsen under tapning, eller til ovnen før tapning, hvor der er en længere opløsningstid til rådighed. Genvinding i en korrekt deoxideret øse falder typisk i intervallet 90-95%, men det falder, når slaggen oxiderer, når badet er for koldt til fuldstændig opløsning, eller når tilsætningen foretages før det endelige deoxidationstrin. Kernetrådsfremføring giver strammere kontrol, hvor vanadiumspecifikationen har et smalt vindue, fordi det leverer legeringen under slaggeoverfladen med en afmålt hastighed.
Angivelse og verificering af karakteren
Købsspecifikationen skal indeholde grænser for vanadium, kulstof, silicium, aluminium, svovl og fosfor, et størrelsesbånd og pakningen. Prøveudtagnings- og analysepraksis for stålprodukter er omfattet af ASTM A751 for terminologi og kemisk analysepraksis, mens gnistatomemissionsspektrometri for kulstof- og lav-legeret stål er omfattet af ASTM E415, som er den metode, de fleste værker bruger til rutinekontrolanalyse. Ethvert particertifikat, der udelader aluminium- og svovltallene, skal behandles som ufuldstændigt, fordi disse elementer påvirker genvinding og renlighed snarere end styrken.
Ofte stillede spørgsmål
Q:Hvad bruges ferrovanadium til?
A: Det bruges til at tilføje vanadium til stål og støbejern, primært til høj-styrke lav-legeret konstruktionsstål, armeringsjern, smedningskvaliteter, fjederstål og værktøjsstål, hvor det øger styrken gennem nedbør og kornforfining.
Q:Hvilken karakter skal vælges, FeV50, FeV60 eller FeV80?
A: Vælg den laveste vanadiumkvalitet, hvis carbon-, silicium- og aluminiumgrænser stadig opfylder stålspecifikationen; højere kvaliteter koster mere pr. ton, men undgå ekstra kulstof- og jernopsamling-.
Q:Hvilken bedring kan forventes i øsen?
A: Typisk 90-95% i en godt deoxideret øse med en passende tappetemperatur. Lavere genvinding indikerer ilt- eller slaggeoverførsel fra ovnen.
Q:Hvordan verificeres vanadiumindholdet i det færdige stål?
A: Ved at tage prøver af varmen og analysere den, oftest ved gnistatomemissionsspektrometri efter tilgangen til ASTM E415, med praksis i ASTM A751 brugt til terminologi og testrapportering.
Q:Påvirker vanadiumtilsætning kornstørrelsen?
A: Ja. Vanadiumcarbonitrid udfælder pin-austenit-korngrænser og holder kornstørrelsen fin under genopvarmning, hvorfor kornstørrelsen måles sammen med kemi ved hjælp af metoder som dem i ASTM E112.
Q:Er ferrovanadium det samme som vanadiummetal?
A: Nej. Det er en masterlegering af vanadium og jern, der opløses lettere og koster mindre pr. enhed vanadium end det rene metal, hvorfor det dominerer kommerciel legering.
