Олег Вадимович Заякин, член-корреспондент РАН, д.т.н., главный научный сотрудник, заведующий лабораторией стали и ферросплавов
Россия, 620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101
Oleg V. Zayakin, Corresponding Member of RAS, Dr. Sci. (Eng.), Chief Researcher, Head of the Laboratory of Steel and Ferroalloys
101 Amundsena Str., Yekaterinburg 620016, Russian Federation
Илья Николаевич Кель, к.т.н., старший научный сотрудник лаборатории стали и ферросплавов
Россия, 620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101
Il’ya N. Kel’, Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher of the Laboratory of Steel and Ferroalloys
101 Amundsena Str., Yekaterinburg 620016, Russian Federation
Дмитрий Сергеевич Ренев, младший научный сотрудник лаборатории стали и ферросплавов
Россия, 620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101
Dmitrii S. Renev, Junior Researcher of the Laboratory of Steel and Ferroalloys
101 Amundsena Str., Yekaterinburg 620016, Russian Federation
Александр Владимирович Сычев, к.т.н., старший научный сотрудник лаборатории стали и ферросплавов
Россия, 620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101
Aleksandr V. Sychev, Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher of the Laboratory of Steel and Ferroalloys
101 Amundsena Str., Yekaterinburg 620016, Russian Federation
Людмила Юрьевна Михайлова, к.т.н., старший научный сотрудник лаборатории стали и ферросплавов
Россия, 620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101
Lyudmila Yu. Mikhailova, Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher of the Laboratory of Steel and Ferroalloys
101 Amundsena Str., Yekaterinburg 620016, Russian Federation
Алексей Владимирович Долматов, к.х.н., ученый секретарь, старший научный сотрудник лаборатории металлургических расплавов
Россия, 620016, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101
Aleksei V. Dolmatov, Cand. Sci. (Chem.), Scientific Secretary, Senior Researcher of the Laboratory of Metallurgical Melts
101 Amundsena Str., Yekaterinburg 620016, Russian Federation
В работе изучены физико-химические характеристики новых комплексных сплавов, содержащих, %: 11 – 30 Nb, 23 – 28 Si, 3 – 10 Al и 3 – 4 Ti. Показано, что комплексные сплавы с пониженной концентрацией ниобия обладают наиболее благоприятными значениями плотности и температур кристаллизации по сравнению со стандартным феррониобием, содержащим 60 % (по массе) Nb. Переход от высокопроцентного феррониобия к комплексным сплавам с пониженной концентрацией ниобия позволяет перевести сплавы из группы сверхтугоплавких в тугоплавкие, обладающие оптимальными значениями плотности (5740 – 6560 кг/м3). Они полностью погружаются в жидкую сталь при выпуске в ковш, благодаря чему находятся в движении, не подвергаются окислению кислородом атмосферы и характеризуются более высокими и стабильными показателями степени усвоения ведущих компонентов. При увеличении концентрации ниобия до 30 % происходит изменение фазового состава сплава: снижение доли низкотемпературной фазы FeSi с низкими значениями плотности и увеличение доли высокоплотного тройного соединения NbFeSi2 с температурой начала кристаллизации ~1713 °С. Увеличение концентрации ниобия с 11 до 17 % приводит к уменьшению температуры кристаллизации, а дальнейшее повышение до 30 %, наоборот, сопровождается увеличением температур ликвидуса и солидуса до 1700 и 1610 °С соответственно. Это согласуется с линией ликвидуса на диаграмме состояния двойной системы Fe – Nb с минимумом в области концентрации ниобия ~18 %. Наилучшими характеристиками, как с точки зрения получения ферросплавов, так и применения для легирования стали, обладает сплав, содержащий, % (по массе): 17,1 Nb, 24,6 Si, 7,6 Al и 3 Ti. Данный сплав характеризуется температурой начала кристаллизации 1550 °С (ниже температуры жидкой стальной ванны) и относится к разряду легкоплавких сплавов, обладает оптимальной плотностью 6390 кг/м3, что благоприятно отражается на служебных характеристиках ниобиевых ферросплавов.
The authors studied the physicochemical characteristics of new complex alloys containing, %: 11 – 30 Nb, 23 – 28 Si, 3 – 10 Al and 3 – 4 Ti. It was shown that complex alloys have the most favorable values of density and crystallization temperatures compared to standard ferroniobium (60 wt. % Nb). Complex alloys with a low concentration of niobium have acceptable crystallization temperatures and optimal density values (5740 – 6560 kg/m3). This allows the pieces of ferroalloy to be completely in the liquid steel when it is released into the ladle, and to be constantly in motion, which increases absorption of the leading components. When the niobium concentration increases to 30 %, phase composition of the alloy changes: a decrease in the proportion of the low-temperature FeSi phase with low density values and an increase in the proportion of the high-density ternary compound NbFeSi2 with a crystallization temperature of ~1713 °C. An increase in Nb concentration from 11 to 17 % leads to a decrease in the crystallization temperature, and a further increase to 30 % Nb, on the contrary, is accompanied by an increase in the liquidus and solidus temperatures to 1700 and 1610 °C, respectively, which is consistent with liquidus line in phase diagram of the Fe – Nb system with a minimum in Nb concentration range ~18 %. The best characteristics, both from the point of view of obtaining ferroalloys and use for alloying steel, belong to an alloy containing, wt. %: 17.1 Nb, 24.6 Si, 7.6 Al and 3 Ti. This alloy is characterized by the temperature of crystallization onset (1550 °C) below the liquid steel bath temperature and belongs to the category of low-melting alloys. It has optimal density values – 6390 kg/m3, which has a positive effect on the performance characteristics of niobium ferroalloys.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.