Ferrotitan (FeTi) — Chất khử oxy, chất làm mịn hạt và chất cố định nitơ cho thép

Ferrotitan (FeTi) là một hợp kim sắt-titan đa năng được dùng ở cuối chu kỳ sản xuất thép cho ba chức năng luyện kim riêng biệt: khử oxy cuối cùng, làm mịn hạt và cố định nitơ. Được sản xuất bằng phương pháp khử nhôm nhiệt hoặc silic nhiệt của nguyên liệu chứa titan (ilmenit, sắt vụn titan, rutil) với sắt, nó được cung cấp chủ yếu ở cấp 20–35% titan cho sử dụng nhà máy thép thường quy, với cấp giàu Ti 65–75% cho ứng dụng đặc biệt. Mặc dù chỉ bổ sung lượng nhỏ — thường vài kilogam mỗi mẻ — ferrotitan có ảnh hưởng không tương xứng lên cấu trúc đúc, độ sạch và độ dẻo của thép thành phẩm.

Sức khử oxy của titan nằm trong số cao nhất của các nguyên tố sản xuất thép phổ thông. Được bổ sung vào gạn sau khi khử oxy sơ cấp bằng ferrosilic hoặc nhôm, nó quét oxy hòa tan dư mà những lần bổ sung đó không bắt được, cố định nó dưới dạng oxide titan ổn định được giữ trong xỉ hoặc tồn tại dưới dạng tạp mịn phân tán vô hại. Việc quét oxy cuối cùng này quan trọng nhất ở thép sạch — thép ổ bi, ống và HSLA — nơi oxy hòa tan thúc đẩy hình thành tạp và làm giảm tuổi bền mệt và độ dẻo.

Chức năng thứ hai, làm mịn hạt, khiến ferrotitan không thể thiếu cho thép độ dẻo cao. Titan hòa tan lắng đọng trong quá trình đông đặc và nguội thành các hạt TiC và TiN mịn ghim biên giới hạt austenit và hạn chế tăng trưởng hạt qua các chu kỳ cán nóng và hàn. Kích thước hạt cuối cùng mịn hơn trực tiếp có nghĩa độ dẻo cao hơn — đo bằng nhiệt độ chuyển dẻo-giòn thấp hơn — đó là lý do vi hợp kim titan là trụ cột của thép ống (API 5L X60–X80), thép kết cấu cường độ cao và thép ô tô.

Chức năng thứ ba là cố định nitơ. Nitơ tự do hòa tan là một nguyên tố có hại: nó gây lão hóa biến dạng và ghim dislocation trong sản phẩm tạo hình nguội và làm giảm độ dẻo. Titan có ái lực rất cao với nitơ, khóa nó thành TiN, loại khỏi dung dịch và trung hòa hiệu ứng giòn — và cùng lúc tạo ra cùng các chất lắng đọng làm mịn hạt: một lần bổ sung, hai lợi ích. Điều này đặc biệt có giá trị ở thép làm từ phế liệu giàu nitơ hoặc lò hồ quang.

Trong thực tế, giá trị luyện kim của ferrotitan phụ thuộc vào việc kiểm soát tỷ lệ thu hồi titan — phần titan bổ sung hòa tan vào thép thay vì bị mất do oxy hóa hoặc vào xỉ. Tỷ lệ thu hồi nhạy với hóa học oxy-xỉ tại thời điểm bổ sung và với kích cỡ và hình thái vật lý của FeTi. Ferrotitan của chúng tôi được cung cấp ở các cấp kích cỡ cục được kiểm soát (5–50 mm) với hàm lượng titan được chứng nhận, sao cho nhà máy thép có thể định liều theo dư lượng Ti hòa tan mục tiêu thay vì bổ sung dư để bảo vệ giả định thu hồi. Bổ sung quá mức được cố ý tránh: titan dư thừa tạo tạp vệt và có thể tắc vòi nhúng đúc liên tục. Đối với thu mua và lập kế hoạch nấu luyện, việc nguồn cung FeTi tập trung vào ba tham số: hàm lượng titan được chứng nhận với cacbon và vết thấp; kích cỡ nhất quán bảo vệ tỷ lệ thu hồi; và độ tin cậy nguồn cung. Việc thiết lập quan hệ cung ứng dài hạn với ferromolypden và nền tảng ferroalloy là một trong những đòn bẩy hiệu quả nhất để ổn định tỷ lệ thu hồi titan và đáp ứng quy cách độ dẻo khắt khe của các chương trình thép ống, kết cấu và ô tô hiện đại.