Ферроалюминий

Ферроалюминий — это ферросплав, основными компонентами которого являются железо и алюминий. Сплав характеризуется высокой твёрдостью и хрупкостью. Основное назначение ферроалюминия — раскисление стали при выплавке в электродуговых, конвертерных и индукционных печах. Помимо этого, ферроалюминий используют для легирования специальных сталей, модифицирования чугуна и химического закупоривания слитков кипящей стали. Число в маркировке (ФА25, ФА30, ФА50 и т. д.) приблизительно соответствует массовой доле алюминия в сплаве.

Химический состав ферроалюминия по маркам

Единого межгосударственного стандарта (ГОСТ) на химический состав ферроалюминия не существует. Продукция выпускается по техническим условиям (ТУ) конкретных предприятий-изготовителей. Марочный ассортимент охватывает широкий диапазон — от ФА10 до ФА87. Наиболее распространённые марки на российском рынке — ФА25, ФА30, ФА35, ФА40, ФА45 и ФА50.

В таблице ниже приведены типичные требования к химическому составу основных марок ферроалюминия. Конкретные диапазоны могут отличаться в зависимости от ТУ производителя — точные значения следует уточнять в сертификате качества на партию.

Помимо указанных, на практике встречаются марки ФА10, ФА15, ФА20, ФА23 (низкоалюминиевые, получаемые углеродотермическим восстановлением глинозёмсодержащего сырья), а также высокоалюминиевые ФА70 и ФА87. Массовая доля примесей (Si, C, Mn, Cu, S, P) может регламентироваться иначе в зависимости от конкретных ТУ и способа получения сплава.

Преимущества ферроалюминия перед чистым алюминием при раскислении стали

В металлургической практике ферроалюминий во многих случаях более эффективен, чем чистый чушковый или вторичный алюминий. Это обусловлено следующими факторами:

Повышенная плотность. Плотность чистого алюминия составляет около 2,7 г/см³, что более чем вдвое ниже плотности жидкой стали (~7,0 г/см³). Из-за этого куски алюминия при введении в расплав стремятся всплыть на поверхность и окисляются в контакте с атмосферой, что ведёт к нестабильному усвоению. Ферроалюминий марки ФА30 имеет плотность порядка 5,0–7,0 г/см³ (в зависимости от состава и пористости), что обеспечивает более глубокое погружение в расплав и более полное усвоение алюминия сталью.

Стабильность усвоения. Промышленные испытания показывают, что при замене чушкового алюминия на ферроалюминий марки ФА30 расходный коэффициент составляет 1,3–1,5 по отношению к чушковому алюминию. При этом достигается более стабильное и предсказуемое остаточное содержание алюминия в готовой стали.

Снижение угара. Благодаря повышенной плотности и отсутствию мелкой фракции (пыли) у формованных чушек потери алюминия на окисление в атмосфере печи существенно сокращаются.

Удобство дозирования. Высокая хрупкость ферроалюминия позволяет легко дробить его до требуемой фракции. Однородность состава в чушках стабильной формы (например, в виде усечённых пирамидок) обеспечивает точный расчёт шихтовки.

Применение ферроалюминия в металлургии

Раскисление и легирование стали

Раскисление — основная область применения ферроалюминия. Алюминий является одним из наиболее сильных раскислителей. В ходе реакции 2Al + 3[O] = Al₂O₃ растворённый в стали кислород связывается в оксид алюминия (глинозём), который всплывает в шлак. Раскисление алюминием позволяет получить так называемую «спокойную» сталь с равномерной структурой и отсутствием газовых пузырей в слитке.

Кроме удаления кислорода, введённый алюминий взаимодействует с азотом расплава, образуя нитрид алюминия (AlN). Эти мелкие включения тормозят рост зерна аустенита при нагреве, что способствует формированию мелкозернистой структуры и повышению вязкости и пластичности готовой стали. Таким образом, ферроалюминий используется не только для раскисления, но и для регулирования величины зерна.

Ферроалюминий также применяется при легировании жаростойких сталей и сплавов типа «фехраль», где алюминий является одним из основных легирующих элементов, обеспечивающих стойкость к высокотемпературному окислению.

Применение в чугунолитейном производстве

В чугунолитейном производстве алюминий оказывает графитизирующее действие, аналогичное действию кремния. Введение небольших количеств ферроалюминия в расплав чугуна способствует выделению углерода в форме графита, что может влиять на структуру и свойства отливок. Конкретный эффект определяется маркой чугуна, количеством добавки и условиями плавки.

Химическое закупоривание слитков кипящей стали

При разливке кипящей стали ферроалюминий вводят в изложницу для «закупоривания» — быстрого раскисления верхней части слитка. Это прекращает выделение газов (кипение) и формирует плотную корку на поверхности, предотвращая образование дефектов в головной части слитка.

Формы поставки и фракционный состав ферроалюминия

Ферроалюминий поставляется в нескольких формах в зависимости от требований потребителя:

Чушки. Стандартная масса чушки — не более 20 кг. Форму и размеры устанавливает изготовитель. Чушки производятся с пережимами и без. По отдельному согласованию с потребителем допускается изготовление крупногабаритных чушек массой до 200 кг. Поверхность чушек должна быть без шлаковых и инородных включений; в изломе допускаются усадочные трещины. С учётом хрупкости ферроалюминия допускаются сколы и половинки — не более 5% от массы партии.

Дроблёная продукция. Ферроалюминий в дроблёном состоянии поставляется с размером кусков 20–50 мм. При этом допускается содержание фракции крупнее 50 мм (но не более 70 мм) — не более 20% от массы партии, а фракции мельче 20 мм — не более 10%.

Формованные изделия. Некоторые производители выпускают ферроалюминий в виде усечённых пирамидок, брикетов или гранул. Такие формы обеспечивают более однородный химический состав в пределах партии и снижают потери при хранении и применении.

Маркировка, упаковка и хранение

Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение ферроалюминия производятся в соответствии с ГОСТ 26590-85 «Ферросплавы. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение». Каждая партия сопровождается документом о качестве, в котором указываются: марка и класс крупности ферросплава, химический состав, номер партии, масса, дата изготовления и данные предприятия-изготовителя.

Ферроалюминий упаковывается в биг-бэги (мягкие контейнеры), стальные барабаны или поставляется насыпью в специализированных транспортных средствах. При длительном хранении следует учитывать, что кусковой ферроалюминий склонен к рассыпанию (распаду) под действием влаги и температурных перепадов, поэтому хранить его рекомендуется в сухих закрытых помещениях.

Нормативная документация на ферроалюминий

Как было отмечено выше, единый ГОСТ на технические требования к ферроалюминию не действует. Продукция выпускается по ТУ предприятий-изготовителей. При этом ряд смежных стандартов регламентирует отдельные аспекты работы с данным ферросплавом:

При закупке ферроалюминия рекомендуется запрашивать у поставщика сертификат качества с указанием конкретного ТУ, по которому произведена продукция, и фактического химического состава партии.

Поставки ферроалюминия

Мы поставляем ферроалюминий основных промышленных марок (ФА25, ФА30, ФА35, ФА40, ФА45, ФА50 и другие) в чушках, кусках и дроблёном состоянии. Вся продукция сопровождается сертификатами качества. Условия, объёмы и сроки поставки — по заявке. Также в нашем ассортименте представлен широкий перечень других ферросплавов, в том числе ферросиликоалюминий — комплексный раскислитель на основе железа, кремния и алюминия.