Ferovanadijum je glavna legura željeza i vanadijuma koja se gotovo u potpunosti troši kao dodatak za proizvodnju čelika. Komercijalne klase sadrže između 35% i 80% vanadijuma, pri čemu FeV50 (48–52% V) i FeV80 (78–82% V) pokrivaju najveći dio svjetske trgovine. Granice kvaliteta i uslovi isporuke su fiksirani u ASTM A102/A102M i GB/T 4139, koji postavljaju opseg vanadijuma, maksimalni nivo ugljenika i dozvoljene rezidualne elemente svake klase.
Vanadijum je jak stvaralac karbida i nitrida, tako da mali dodaci menjaju čelik mnogo više nego što njihova težina sugeriše. Dodatak mikrolegiranja od 0,03–0,10% V tipično je dovoljan za podizanje granice popuštanja za 100–200 MPa nakon kontroliranog valjanja, bez gubitka žilavosti koji proizlazi iz jednostavnog podizanja ugljika.
Šta je ferovanadijum i kako je klasifikovan
FeV se proizvodi redukcijom vanadijum oksida u prisustvu gvožđa, najčešće alumino{0}}termičkom reakcijom u kutlači ili maloj peći. Proizvod je lomljiva, srebrno-siva legura koja se drobi i prosijava u peći{3}}veličina za punjenje. U specifikacijama kupovine obično se navode četiri stvari: klasa i raspon vanadijuma, ograničenja ugljika, silicija, aluminija, fosfora i sumpora, veličina čestica i pakiranje. Za punjenje u peći koriste se grudve veličine 10–50 mm, za dodavanje u lonac 3–10 mm drobljeni materijal, a za ubrizgavanje žice s jezgrom u prahu ispod 3 mm. Dimenzija sita je provjerena u odnosu na ASTM E11 pletena-žičana sita za ispitivanje, a hemijski certifikat po{14}}parciji obično je podržan nezavisnom laboratorijskom analizom.
Zašto čeličani dodaju vanadijum
Dodatak vanadijuma radi na tri načina: rafinira zrno austenita tokom valjanja, ponovo se taloži kao V(C,N) pri hlađenju i povećava otpornost kaljenih i temperiranih dijelova. Ta kombinacija je osnova za praksu niske-legura visoke čvrstoće (HSLA).
| Aplikacija | Tipičan V dodatak | Funkcija |
|---|---|---|
| HSLA ploča i strukturni profili | 0.04–0.10% | Povećanje snage pod kontroliranim kotrljanjem |
| Cijev do X70 / X80 | 0.03–0.08% | Čvrstoća s otpornošću na niske{0}temperature |
| Kovanje i opružni čelici | 0.10–0.20% | Kontrola otvrdljivosti, otpornost na temperaturu |
| Vruće{0}}radni alati i čelici za kalupe | 0.8–2.0% | Otpornost na habanje od tvrdih VC čestica |
| Legure titana kao što je Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al | do 15% | Beta{0}}fazna stabilizacija |
Strukturna ploča prema ASTM A572/A572M razredu 50 mora dostići minimalnu granicu tečenja od 345 MPa, a čelik za cjevovod prema API 5L razredu X70 minimalno 485 MPa. Oba se rutinski susreću sa mikrolegiranjem vanadija i niobija, a ne samo sa ugljenikom.
Industrije glavne krajnje{0}}uporabe
Izgradnja i infrastruktura.Nosači mostova, visoki-stupovi, kranske šine i priobalne konstrukcije koriste V-mikrolegirane dijelove i ploče gdje je smanjenje težine važno. Niži sadržaj ugljika također poboljšava zavarljivost na gradilištu.
Automotive.Vanadijum se koristi u kovanju čelika za radilice, klipnjače i delove prenosa, u čelicima za opruge i u toplo{0}}štancanim i presovanim-komponentama karoserije. Legura omogućava dobavljaču da ispuni cilj čvrstoće uz manju i zavarljiviju analizu.
Vazduhoplovstvo i odbrana.Legure titanijuma sa 10–15% V koriste se za konstrukciju aviona i{2}}delove stajnog trapa, a alatni čelici sa ležajevima vanadijuma{3}}za kovanje kalupa i alata za sečenje.
Energija.Cjevovod visokog{0}}pritiska, vodovi za transport vodonika i CO2 i ploča posude pod pritiskom se oslanjaju na vanadijum za zadržavanje čvrstoće na radnoj temperaturi. Vanadijum pentoksid, sirovina za FeV, je takođe sirovina za elektrolit vanadij redoks protočne baterije, gde je specificiran sadržaj V2O5 od 99% i više.
Povrat i kontrola troškova
Iskorištavanje vanadijuma u čeličnu kupku je obično 90-95% za dodavanje grudvica nakon deoksidacije, a niže kada se dodavanje vrši u oksidirajuću trosku ili prerano na vrućini. Prinos dodatno pada ako se fini prah dodaje ručno, a ne žicom sa jezgrom. Za kontrolu troškova, kupci upoređuju cijenu po kilogramu sadržanog vanadijuma, a ne cijenu po toni legure, i zadržavaju dodatak dok potencijal kisika u kadi ne bude nizak. Rukovanje u rasutom stanju u velikim vrećama od 1 t ili 1,25 t, sa oblogama zaštićenim od vlage-, održava gubitke pri prosijavanju i stvaranje sitnih čestica niskim.
Provjere kvaliteta prije prihvatanja
Uzorkovanje treba uzimati iz zgnječenog toka, a ne sa površine velike vreće, jer se frakcije bogate vanadijem-i gvožđem{1}}odvajaju tokom rukovanja. X-fluorescencija daje brzu provjeru opsega vanadijuma, dok analiza sagorijevanja potvrđuje ugljenik. Sumpor i fosfor su dva ostatka koji najčešće potiskuju mnogo iz specifikacije, a sadržaj aluminija je bitan tamo gdje proizvođač čelika ne može priuštiti dodatno opterećenje deoksidacije. Za svaku analizu treba koristiti certificirane referentne materijale.
Često postavljana pitanja
Q:Za šta se koristi ferovanadijum?
O: Koristi se gotovo u potpunosti kao aditiv za proizvodnju čelika: za jačanje HSLA ploča, profila i cijevi, za kontrolu kaljivosti u kovanju i opružnim čelicima, za dodavanje otpornosti na habanje alatnim čelicima i za stabilizaciju beta faze u legurama titana.
Q:Koja je razlika između FeV50 i FeV80?
O: FeV50 sadrži 48–52% vanadijuma, a FeV80 sadrži 78–82%. FeV80 nosi manje gvožđa po kilogramu vanadijuma, tako da su troškovi transporta i rukovanja po zatvorenoj jedinici niži, dok se FeV50 lakše rastvara u nekim praksama lonca.
Q:Koliko je vanadijuma dodato HSLA čeliku?
O: Tipični nivoi mikrolegiranja su 0,03–0,10% vanadijuma u gotovom čeliku, koji se obično dodaje kao otprilike 1–2,5 kg FeV80 po toni čelika.
Q:Koji je tipičan oporavak vanadijuma u kutlači?
O: Oporavak od 90-95% se postiže kada se dodavanje vrši nakon deoksidacije uz dobro miješanje. Oporavak opada kada šljaka oksidira, kada se dodavanje vrši prerano ili kada se fini prah puni ručno.
Q:Koju veličinu čestica treba naručiti?
A: 10–50 mm grudva za punjenje peći, 3–10 mm drobljena za većinu dodataka u kutlaču i ispod 3 mm praha za žicu sa jezgrom. Dimenzioniranje je obično certificirano prema ASTM E11 test sitima.
Q:Koji standardi definiraju klase ferovanadijuma?
O: ASTM A102/A102M i GB/T 4139 oba specificiraju opsege vanadijuma i granice nečistoća po stepenu; isporuke se obično certificiraju prema jednom od ovih plus nezavisna analiza serije.