فيروتيتانيوم (FeTi) — مزيل أكسدة ومصفّر حبيبات ومثبّت نيتروجين للفولاذ

الفيروتيتانيوم (FeTi) سبيكة حديد-تيتانيوم متعددة الاستخدامات تُستخدم في نهاية دورة صناعة الفولاذ لثلاث وظائف metallurgy متميزة: إزالة الأكسجة النهائية، وتصفير الحبيبات، وتثبيت النيتروجين. تُنتَج بالاختزال الألومنيومي أو السيليكوني لمواد خام حاملة للتيتانيوم (إلمينيت، خردة تيتانيوم، روtil) مع الحديد، وتُورَّد أساساً بدرجة 20–35% تيتانيوم للاستخدام المعتاد في مصانع الفولاذ، مع درجة غنية بالتيتانيوم 65–75% للتطبيقات الخاصة. ورغم إضافتها بكميات صغيرة — عادة بضعة كيلوغرامات لكل شحنة — فإن للفيروتيتانيوم تأثيراً غير متناسب على بنية السباكة والنقاء ومتانة الفولاذ النهائي.

قدرة التيتانيوم على إزالة الأكسجة من بين الأعلى في عناصر صناعة الفولاذ الشائعة. عند إضافته إلى البوتقة بعد إزالة الأكسجة الأولية بـ الفيروسيليكون أو الألمنيوم، يلتقط الأكسجين المذاب المتبقي الذي لم تلتقطه تلك الإضافات، مُثبِّتاً إياه كأكاسيد تيتانيوم مستقرة تُحتفظ في الخبث أو كشوائب دقيقة متناثرة غير ضارة. هذه الكنس الأخير للأكسجين يهمّ أكثر في الفولاذ النظيف — فولاذ المحامل والأنابيب وHSLA — حيث يدفع الأكسجين المذاب لتشكيل شوائب ويُضعف مقاومة الكلل والمتانة.

الوظيفة الثانية، تصفير الحبيبات، تجعل الفيروتيتانيوم لا غنى عنه في الفولاذ عالي المتانة. التيتانيوم المذاب يترسَّب أثناء التصلب والتبريد كجسيمات دقيقة من TiC وTiN تُثبّت حدود حبيبات الأوستنيت وتحدّ من نمو الحبيبات خلال الدرفلة واللحام. حبيبة نهائية أدق تعني مباشرةً متانة أعلى (تُقاس بانخفاض درجة الحرارة الانتقالية)، ولهذا يُعدّ ميكرو-السباكة بالتيتانيوم ركيزة فولاذ أنابيب الخطوط (API 5L X60–X80) والفولاذ الإنشائي عالي المقاومة والفولاذ السياراتي.

الوظيفة الثالثة هي تثبيت النيتروجين. النيتروجين الحر المذاب ضار: يسبّب شيخوخة الإجهاد وهشاشة المنتجات المشكَّلة على البارد. للتيتانيوم تقارب عالٍ مع النيتروجين، فيربطه كـ TiN ويعادله، ويُنتج في الوقت ذاته الرسوبيات التي تصفّر الحبيبات: إضافة واحدة، فائدتان. هذا ذو قيمة خاصة في الفولاذ المصنوع من خردة عالية النيتروجين أو في أفران القوس.

عملياً، تعتمد قيمة الفيروتيتانيوم metallurgy على التحكم باسترجاع التيتانيوم — نصيب التيتانيوم المضاف الذي يذوب في الفولاذ بدل أن يُفقَد بالأكسدة أو في الخبث. الاسترجاع حساس لكيمياء الأكسجين والخبث لحظة الإضافة ولحجم وشكل FeTi ذاته. يُورَّد الفيروتيتانيوم الخاصنا في أحجام مُتحكَّك فيها (5–50 مم) بمحتوى تيتانيوم مُعتمَد، بحيث يستطيع مصنع الفولاذ الجرعات إلى مخلفات Ti المذابة المستهدفة بدلاً من الإفراط في الإضافة لحماية افتراض الاسترجاع. يُتجنَّب الإفراط عمداً: تيتانيوم زائد يُكوِّن شوائب شُريطية وقد يُسدّ فوهات الغمر. بالنسبة للشراء والتخطيط، يتركّز توريد FeTi على ثلاثة معايير: محتوى تيتانيوم مُعتمد بكربون ونثار منخفض؛ حجم متجانس يحمي الاسترجاع؛ وموثوقية التوريد. الشراكة طويلة الأمد مع الفيروموليبدنوم ومنصة الفيروسبائكات هي إحدى أكثر الرافعات فعالية لاستقرار استرجاع التيتانيوم وتلبية مواصفات المتانة الصارمة لبرامج فولاذ الأنابيب والإنشائي والسياراتي الحديثة.