Ferofosforą daugiausia sudaro geležis (Fe) ir fosforas (P), o fosforo kiekis yra 15–25%. Jis atrodo kaip gabalėliai arba granulės, kurių lydymosi temperatūra yra maždaug 1100–1200 laipsnių, o tankis – 7,2–7,5 g/cm³. Jo poveikis plienui / liejiniams kyla dėl dviejų pagrindinių savybių:
Ribotas kietas fosforo tirpumas pliene (tik apie 0,02% kambario temperatūroje), o fosforo perteklius lengvai nusėda fosfidų, tokių kaip Fe3P, pavidalu;
Fosforas turi stiprią polinkį segreguotis, lengvai kaupiasi ties grūdelių ribomis, o tai gali pagerinti našumą, bet taip pat kelti trapumo pavojų.
FeP pranašumai ir trūkumai plieno gamyboje ir jo taikymo ribos
(1) Pagrindiniai pranašumai: geresnis našumas ir procesų optimizavimas
Pagerintas stiprumas ir atsparumas dilimui:
Fosforo atomai ištirpsta į geležies gardelę, sukeldami gardelės iškraipymą, trukdydami dislokacijos judėjimui ir sustiprindami kietą tirpalą. Tinka didelio-stiprumo statybinio plieno strypams ir dilimui atsparioms mechaninėms dalims, kai įpilamas kiekis reguliuojamas 0,02–0,04 %, atsparumas dilimui pagerinamas 20–30 %.
Pagalbinis deoksidavimas ir sudėties reguliavimas:
Fosforas turi mažą laisvąją reakcijos su deguonimi energiją ir gali būti naudojamas kaip pagalbinis deoksidatorius. Jis gali būti naudojamas kartu su ferosiliciu ir feromanganu, siekiant dar labiau sumažinti išlydyto plieno deguonies kiekį. Tam tikrų rūšių plienuose (pvz., atspariam atmosferos poveikiui) fosforas veikia sinergiškai su variu ir chromu, kad pagerintų atsparumą atmosferinei korozijai.
Optimizuotas pjovimo našumas:
Tinkamas fosforo kiekis (0,03–0,06 %) gali pagerinti plieno apdirbamumą, todėl drožles lengviau sulaužyti ir 15–20 % sumažinti įrankių susidėvėjimą, todėl jis tinka plienui, naudojamam automatiniam apdirbimui.
(2) Pagrindinė rizika: trapumas ir proceso pavojai
Sukelia šaltą trapumą:
Fosforas atsiskiria ties grūdelių ribomis, sudarydamas žemą -lydymosi- tašką Fe₃P, sumažindamas grūdelių ribų sukibimą ir padidindamas trapią plieno pereinamąją temperatūrą. Kai fosforo kiekis viršija 0,04 %, mažai anglies dioksido-plieno atsparumas smūgiams smarkiai sumažėja žemiau -20 laipsnių, todėl jis yra linkęs staigiai lūžti ir netinkamas žemos temperatūros konteinerių plienui, tiltiniam plienui ir kt.
Suvirinamumo pablogėjimas:
Fosforas atsiskiria suvirinimo ir karščio{0}}veikiamoje zonoje, sudarydamas žemos -lydymosi- temperatūros skysčio plėvelę, kuri, veikiant suvirinimo įtampai, lengvai sukelia karštą įtrūkimą ir sumažina suvirinimo pralaidumą nuo daugiau nei 95 % iki mažiau nei 85 %; fosforo kiekiui viršijus 0,03 %, jautrumas karštajam trūkinėjimui žymiai padidėja.
Plastiškumo mažinimas:
Kai fosforo kiekis viršija 0,05%, plieno pailgėjimas sumažėja nuo 25% iki mažiau nei 15%, o plotas sumažėja 40%, o tai turi įtakos plieno formavimo ir apdirbimo savybėms (pvz., lenkimui ir štampavimui).
Ferofosforo privalumai, trūkumai ir panaudojimo ribos liejant
(1) Pagrindiniai pranašumai: geresnė išlydyta geležis ir liejimo kokybė
Pagerintas geležies skystis:
Fosforas sumažina išlydytos geležies paviršiaus įtempimą, sumažindamas klampumą 15–20%, todėl išlydyta geležis lengviau užpildo sudėtingas formos ertmes ir sumažina defektus, tokius kaip „nepakankamas užpildymas“ ir „šaltas uždarymas“. Tiksliojo liejimo įmonės duomenys rodo, kad pridėjus 0,02–0,03 % fosforo (ferofosforo pavidalu), liejimo kvalifikacijos koeficientas padidėja nuo 88 % iki 95 %.
Sumažėję liejimo defektai:
Pridėjus fosforo, išgryninami grafito grūdeliai, todėl liejimo struktūra tampa tolygesnė ir poringumas bei susitraukimo defektai sumažėja 30–40 %; tinka įprastų liejinių, pagamintų iš pilkojo ir kaliojo ketaus, gamybai, pagerinant išvaizdos kokybę ir matmenų tikslumą.
(2) Pagrindinė rizika: trapumas ir veikimo pablogėjimas
Sumažintas liejimo tvirtumas:
Excessive phosphorus (>0,05%) padidina liejimo trapumą, sumažina atsparumą smūgiams 25% -35%, ypač esant žemai temperatūrai, todėl jis netinkamas liejiniams, veikiamiems smūginės apkrovos (pvz., Variklio blokams ir inžinerinėms mašinų dalims).
Įtakoja sferoidizaciją:
Kaliajame geležyje esantis fosforo kiekis, didesnis nei 0,04 %, slopina grafito sferoidizaciją, sumažindamas sferoidizacijos greitį nuo 90 % iki mažiau nei 70 %, todėl svyruoja liejimo stiprumas ir padidėja laužo kiekis.
Sukelia karšto įtrūkimo riziką:
Dėl fosforo segregacijos karštosiose liejinių vietose lengvai susidaro žemos -lydymosi-taškos fazės, o kietėjimo metu susidaro įtrūkimai dėl šiluminio įtempimo, o sudėtingų konstrukcijų liejinių karštojo įtrūkimo rizika ypač padidėja 20–25 %.
Pagrindinės ferofosforo naudojimo kontrolės strategijos
(1) Tiksli papildymo kiekio kontrolė
| Taikymo scenarijai | Didžiausias leistinas fosforo kiekis | Rekomenduojami fosforo ir geležies priedo kiekiai | Pagrindiniai kontrolės tikslai |
| Žemos-temperatūrinės talpyklos plienas, tilto plienas | Mažiau arba lygus 0,025 % | Aktyvus papildymas draudžiamas. | Venkite šalto trapumo ir suvirinimo įtrūkimų. |
| Didelio-stiprumo konstrukcinio plieno strypai,-dėvėjimuisi atsparus plienas | Mažiau arba lygus 0,045 % | 0.02%-0.04% | Subalansuoja jėgą ir tvirtumą |
| Paprastas pilkasis ketus, paprasti liejiniai | Mažiau arba lygus 0,06 % | 0.02%-0.03% | Pagerina sklandumą ir sumažina formavimosi defektus |
| Kalusis ketus, preciziniai liejiniai | Mažiau arba lygus 0,04 % | 0.01%-0.02% | Kad nepakenktų sferoidizacijos greičiui ir kietumui |
(2) Proceso optimizavimo priemonės
Išsklaidytas papildymas:Granuliuotas ferofosforas į išlydytą metalą pridedamas tekėjimo būdu, kad būtų sumažintas vietinis sodrinimas ir segregacija;
Elementų sinergija:Mangano pridėjimas (Mn/P Didesnis arba lygus 10) gali slopinti fosforo grūdelių segregaciją ir sumažinti trapumo riziką;
Rafinavimas ir valymas:Sieros pašalinimas ir fosforo pašalinimas atliekami formuojant LF krosnies šlaką, siekiant užtikrinti, kad fosforo kiekis tiksliai atitiktų standartus.
(3) Aplinkos ir saugos kontrolė
Apdorojant ferofosforo lydinį susidariusios dulkės turi būti surenkamos per maišo filtrų sistemą (dulkių koncentracija kontroliuojama mažesnė nei 10 mg/m³), kad būtų išvengta pavojaus įkvėpus;
Lydymosi metu susidarys nedidelis kenksmingų dujų kiekis, pvz., pH₃, todėl dirbtuvėse turi būti užtikrinta gera ventiliacija, o operatoriai privalo dėvėti respiratorius.
Privalumai ir trūkumai bei atrankos principai
FeP lydinio vertė yra jo „tikslus pritaikymas prie konkrečių scenarijų“:scenarijuose, kai reikalingas stiprumas, atsparumas dilimui ir sklandumas, tačiau tvirtumo ir suvirinamumo reikalavimai nėra aukšti (pvz., įprastas konstrukcinis plienas ir paprasti liejiniai), tinkamas papildymas gali žymiai pagerinti gaminio kokybę ir gamybos efektyvumą.
Pagrindinė rizika yra „perteklius ir neatitikimas“:Plieno / liejinių esant žemai temperatūrai, smūginei apkrovai ir suvirinimo sąlygoms, ferofosforo pridėjimas turi būti griežtai ribojamas arba draudžiamas.
Praktinio taikymo raktas:Nustatykite viršutinę fosforo kiekio ribą pagal gaminio standartus, išnaudokite jos pranašumus tiksliai formuluodami ir optimizuodami procesą ir išvengsite neigiamo poveikio, pvz., trapumo.
