Ferrotitan cho làm mịn hạt và khử oxy cuối cùng: tỷ lệ thu hồi titani, TiN và thực hành thép sạch

Ferrotitan (FeTi) là một trong những lần bổ sung nhỏ nhất của nhà máy thép — thường chỉ vài kilogam mỗi mẻ — nhưng có ảnh hưởng không cân xứng tới độ sạch, cấu trúc đúc và độ dẻo của thép thành phẩm. Được bổ sung ở cuối chu kỳ, ferrotitan thực hiện ba chức năng liên quan: khử oxy cuối cùng quét oxy hòa tan dư; kết tủa TiC và TiN mịn ghim biên giới hạt và làm mịn hạt cuối; và cố định nitơ tự do thành TiN ổn định để ngăn lão hóa biến dạng và mất độ dẻo. Hiểu cách ba hiệu ứng này kết hợp — và bảo vệ tỷ lệ thu hồi titani mẻ-đến-mẻ — là điều phân biệt một lần bổ sung vi hợp kim cho trọn giá trị với một cái bị mất vào xỉ.

Khử oxy cuối cùng: khép khoảng độ sạch

Khử oxy sơ cấp bằng ferrosilic hoặc nhôm hạ oxy hòa tan xuống mức nền thấp nhưng không bắt hết. Oxy dư còn lại thúc đẩy hình thành tạp oxide khi đông đặc — tạp đóng vai trò điểm khởi đầu mệt mỏi trong thép ổ bi, ống và HSLA. Ferrotitan, bổ sung sau các chất khử oxy sơ cấp, có ái lực rất cao với oxy và quét phần dư ấy, cố định thành oxide titan ổn định và giảm quần thể tạp.

Thời điểm bổ sung FeTi so với chất khử oxy sơ cấp rất quan trọng. Bổ sung quá sớm (oxy vẫn cao) tiêu tốn phần lớn titani để bắt oxy thay vì hòa tan làm vi hợp kim. Quá muộn thì lợi ích mất. Thực hành có kỷ luật: hoàn tất khử oxy sơ cấp, ổn định xỉ, sau đó bổ sung FeTi như lần quét cuối.

Làm mịn hạt qua TiC và TiN

Titani hòa tan còn sót sau khử oxy kết tủa khi nguội thành TiC và TiN mịn ghim biên giới hạt austenit khi cán và ngăn hạt thô trong chu kỳ nung lại, cán và hàn. Hạt cuối mịn hơn có nghĩa nhiệt độ chuyển dẻo-giòn thấp hơn — thép vẫn dẻo ở nhiệt độ phục vụ thấp hơn. Đó là lý do vi hợp kim titani là trụ cột của thép API 5L (X60–X80), kết cấu cường độ cao và ô-tô.

Cùng sự kết tủa cải thiện cấu trúc đúc: trong đúc liên tục, TiN đóng vai trò mầm dị thể cho mặt trận đông đặc equiaxed mịn, giảm vùng cột và phân ly tâm.

Cố định nitơ và lợi ích kép của TiN

Nitơ tự do có hại: gây lão hóa biến dạng và ghim dislocation trong sản phẩm tạo hình nguội. Titani, ái lực rất cao, cố định nó thành TiN ổn định. Các hạt TiN cố định nitơ cũng đồng thời là chất kết tủa làm mịn hạt — một lần bổ sung, hai lợi ích. Có giá trị trong thép lò hồ quang và thép tạo hình nguội hoặc hàn mạnh.

Bảo vệ tỷ lệ thu hồi titani

Tỷ lệ thu hồi titani — phần titani bổ sung hòa tan vào thép thay vì mất do oxy hóa hoặc vào xỉ — quyết định liệu một lần bổ sung FeTi có cho trọn giá trị. Nó nhạy với hóa học oxy-xỉ, nhiệt độ và hình thái vật lý của FeTi. FeTi không nhất quán tạo tỷ lệ thu hồi biến động mẻ-đến-mẻ và buộc bổ sung dư để bảo vệ quy cách tối thiểu — làm tăng chi phí và rủi ro vệt tạp TiN, tắc vòi nhúng. FeTi nhất quán và đúng cỡ cho phép định liều theo dư mục tiêu và nắm trọn giá trị ở chi phí thấp nhất, như cung cấp chất khử oxy cho nhà máy thép của chúng tôi minh họa. Nguồn cung FeTi, tóm lại, là vấn đề nhất quán.