Ферросплавы: виды и применение в металлургии¶

Ферросплавы — это сплавы железа с одним или несколькими другими химическими элементами (кремнием, марганцем, хромом, вольфрамом, молибденом, титаном, ванадием и другими), применяемые преимущественно как промежуточный продукт в металлургии для раскисления, легирования и модифицирования стали и чугуна. Содержание железа в ферросплавах обычно составляет от 20 до 90 %, а основного целевого элемента — от нескольких процентов до 70–80 %. Их принципиальное отличие от легированной стали состоит в том, что ферросплавы не являются конечным конструкционным материалом, а служат добавкой, вводимой в расплавленный металл.

¶Назначение и роль в металлургии

Основная функция ферросплавов — введение в сталь легирующих элементов в удобной для усвоения форме. Чистые металлы (например, хром или марганец) дороги, тугоплавки и часто имеют высокое сродство к кислороду, поэтому их вводят в виде сплава с железом, который плавится при более низкой температуре и лучше растворяется в расплаве. Кроме легирования, ферросплавы применяют для:

• раскисления — удаления растворённого кислорода из стали (ферросилиций, ферромарганец, ферроалюминий);
• модифицирования — изменения структуры и размера зерна металла;
• десульфурации и дефосфорации — удаления вредных примесей.

¶Основные виды

Ферросплавы классифицируют по целевому элементу, а также по содержанию углерода (для хромовых и марганцевых сплавов это критично).

По содержанию углерода различают низкоуглеродные (до 0,5 % C), среднеуглеродные (0,5–4 %) и высокоуглеродные (более 4 %) разновидности. Для получения коррозионностойких сталей с низким содержанием углерода применяют именно низкоуглеродные феррохром и ферромарганец.

¶Технология получения

Ферросплавы выплавляют преимущественно электрометаллургическим способом — в рудно-термических или дуговых электропечах, реже в доменных печах (ферромарганец) и внепечными методами (например, алюминотермией). Сырьём служат руды и концентраты целевых элементов, восстановителем — кокс, кремний или алюминий. Крупные производители ферросплавов располагают печами мощностью от единиц до десятков мегаватт.

¶Применение и значение

Практически вся современная сталь содержит добавки ферросплавов. Нержавеющие стали обязаны своими свойствами хрому и никелю, конструкционные — марганцу и кремнию, инструментальные — вольфраму, молибдену и ванадию. Мировое производство ферросплавов измеряется десятками миллионов тонн в год, причём наибольшие объёмы приходятся на ферромарганец и ферросилиций. Таким образом, ферросплавная отрасль является базовым звеном металлургического комплекса, обеспечивающим получение сталей с заданными механическими, коррозионными и жаропрочными характеристиками.