ТЕХНОЛОГИЯ CВС КОМПОЗИЦИОННЫХ ФЕРРОСПЛАВОВ ЧАСТЬ I. МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ СВС ПРОЦЕСС. СИНТЕЗ НИТРИДОВ ФЕРРОВАНАДИЯ И ФЕРРОХРОМА

Представлены результаты исследований по разработке специализированной СВС технологии композиционных ферросплавов для сталеплавильного и доменного производства. Принципиальная задача по их созданию решена путем разработки нового подхода к практической реализации СВС метода – металлургического СВС процесса. Металлургический вариант СВС основан на использовании в новом процессе в качестве основного сырья различных металлургических сплавов, включая пылевидные отходы производства ферросплавов. В этом случае процесс синтеза горением реализуется за счет обменных экзотермических реакций. При этом образуется композиционный материал на основе неорганических соединений со связкой из железа и/или сплава на его основе. Показано, что по агрегатному состоянию исходных реагентов металлургические СВС процессы являются безгазовыми, газопоглощающими и газовыделяющими. Режимы горения при их реализации сильно отличаются. Для организации металлургического СВС процесса в слабо экзотермичных системах возможно использование различных вариантов принципа термического сопряжения. Исследован самораспространяющийся высокотемпературный синтез азотированного феррованадия и феррохрома. Показано, что на закономерности и механизм горения феррованадия в азоте сильное влияние оказывает фазовый состав исходного сплава. При азотировании σ-(Fe – V) происходит активация процесса, связанная с превращением интерметаллида в α-твердый раствор по достижении температуры фазового перехода (~1200 °С). Композиционная структура продуктов азотирования феррованадия формируется за счет слияния твердожидких частиц-капель, состоящих из расплавленного железа и  твердого нитрида ванадия. Твердофазный механизм взаимодействия феррохрома с азотом способствует достижению высокой степени его азотирования. Показано, что скорость горения феррохрома при азотировании в режиме спутной фильтрации, также как и хрома, возрастает с увеличением расхода азота. При этом степень азотирования феррохрома при принудительной фильтрации (4,7 – 7,5 % N) много меньше степени его азотирования при естественной фильтрации (8,8 – 14,2 % N).

1. Мержанов А.Г., Мукасьян А.C. Твердопламенное горение. – М.: ТОРУС ПРЕСС, 2007. – 336 с.

2. Мержанов А.Г. Научные основы, достижения и перспективы развития процессов твердопламенного горения // Известия РАН. Серия химическая. 1997. Т. 46. № 1. С. 7 – 31.

3. Merzhanov A.G., Borovinskaya I.P. A new class of combustion pro cesses // Combust. Sci. And Technol. 1975. Vol. 10. No. 5 – 6. P. 195 – 201.

4. Merzhanov A.G. SHS on the pathway to industrialization // Int. J. SHS. 2001. Vol. 10. No. 2. P. 237 – 256.

5. Гасик М.И., Лякишев Н.П., Емлин Б.И. Теория и технология производства ферросплавов. – М.: Металлургия, 1988. – 784 с.

6. Ферросплавы: Справочное издание // В.Г. Мизин, Н.А. Чирков, В.С. Игнатьев и др. – М.: Металлургия, 1992. – 415 с.

7. А.с. 420394 СССР. Способ обработки порошкообразных материалов / Ю.С. Найбороденко, В.И. Итин, А.Г. Ушаков и др.; опубл. 25.03.1974. Бюл. № 11.

8. Дубровин А.С. Металлотермические процессы в черной металлургии: Сб. «Процессы горения в химической технологии и металлургии». – Черноголовка, 1975. С. 29 – 42.

9. Алюминотермия // Н.П. Лякишев, Ю.Р. Плинер, Г.Ф. Игнатенко, С.И. Лаппо. – М.: Металлургия, 1978. – 424 с.

10. Маслов В.М., Боровинская И.П., Зиатдинов М.Х. Горение систем ниобий-алюминий и ниобий-германий // Физика горения и взрыва. 1979. Т. 15. № 1. С. 49 – 57.

11. Ziatdinov M.Kh., Shatokhin I.M. SHS technology of ferroalloys nitriding // Proc. Int. Congress INFACON XII, Helsinki. 2010. Р. 899 – 909.

12. Pat. 2080785 GB. Pat.3011962 DE. Int. cl. C22C 1/04. B22F 3/12. C22C29/00. Metallic composition and method of its manufacture / M.Kh. Ziatdinov, Yu.M. Maksimov, A.D. Kolmakov etс. Publ. 24.04.1983.

13. Манашев И.Р., Шатохин И.М., Зиатдинов М.Х., Бигеев В.А. Особенности микролегирования стали бором и новый материал для его осуществления // Сталь. 2009. № 10. С. 34 – 38.

14. Zajac S., Lagneborg R., Siwecki T. The role of nitrogen in micro-alloy ed steels // Proceedings of the International Conference on «Micro alloying 95», Pittsburgh, 11 – 14 June 1995. P. 321 – 340.

15. Berns H. Manufacture and application of high nitrogen steels // ISIJ International. 1996. Vol. 36. No. 7. P. 909 – 914.

16. Liimatainen J. Powder metallurgically produced high nitrogen steels // Material Science Forum. 1999. Vols. 318–320. P. 629 – 634.

17. Hanninen H.E. Application and performance of high nitrogen Steels //Steel GRIPS. 2004. No. 2. P. 371 – 380.

18. GanYong, Dong Han. Review of application of vanadium in steel // Proceedings of International Seminar on Production and Application of High Strength Seismic Grade Rebar Containing Vanadium. Beijing. China. June. 2010. P. 1 – 11.

19. Heckmann C.J., Ormston D., Grimpe F. etс. Development of low carbon Nb-Ti-B microalloyed steels for high strength large diameter linepipe // Iron and Steelmaking. 2005. No. 4. P. 57 – 60.

20. Tsuji N., Matsubara Y., Sakai T., Saito Y. Effect of boron on the microstructure of hot-deformed Ti-added interstitial free steel // ISIJ International. 1997. Vol. 37. No. 8. P. 797 – 806.

21. Kitchingman W.J., Bedford G.M. Mechanism and transformation kinetics of the alpha → sigma phase transformation in iron-vanadium alloys // Metal Science Journal. 1971. Vol. 5. Nо. 1. P. 121– 125.

22. Jun Ichi Seki, Masuo Hagiwara, Tomoo Suzuki. Metastable order-disorder transition and sigma phase formation in Fe-V binary alloys // Journal of Materials Science. 1979. Vol. 14. No. 10. P. 2404 – 2410.

23. www.nitrovan.com.

24. Зиатдинов М.Х. Горение хрома в спутном потоке азота // Физика горения и взрыва. 2016. Т. 52. № 4. С. 51 – 60.

25. Krastev D. Nitriding of ferroalloys // VI-th International Metallurgical Congress, Ohrid. Macedonia. May 2014. P. 1 – 6.