Aliaje de ferrosiliciuutilizați siliciu (Si) și fier (Fe) ca componente de bază. Calitățile comune conțin 45%-90% siliciu, cu impurități (Al, Ca, S, P) strict controlate. Funcțiile lor duale provin din două caracteristici de bază:
Activitate dezoxidantă puternică a siliciului:Siliciul are o energie liberă extrem de scăzută pentru a reacționa cu oxigenul, reacționând spontan la temperatura camerei, iar produsele sunt ușor separate.
Capacitatea de nucleare heterogenă a siliciului:Raza atomică a siliciului este apropiată de cea a atomilor de fier, permițându-i să servească drept miez de nucleare în timpul solidificării metalului, rafinând structura granulelor.
Dezoxidarea producției de oțel: Funcția de „eliminare și purificare a oxigenului” a ferrosiliciului
FeSi este cel mai frecvent utilizat dezoxidant compozit în fabricarea oțelului. Funcția sa de bază este de a elimina oxigenul din oțelul topit printr-o reacție chimică, îmbunătățind astfel puritatea oțelului topit:
(1) Principiul dezoxidării și mecanismul de reacție
Reacția de bază:
Siliciul suferă o reacție de deplasare cu FeO în oțelul topit (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe). SiO₂ generat are o densitate de numai 2,65 g/cm³, mult mai mică decât cea a oțelului topit, și va pluti rapid pe zgură și va fi îndepărtat;
Efect sinergic:
Când este utilizat împreună cu feromangan și dezoxidanți de aluminiu, poate genera zgură compozită cu punct de topire scăzut (cum ar fi CaO-SiO₂-Al₂O₃, punctul de topire în jur de 1400 de grade), sporind și mai mult efectul de adsorbție și absorbție. „dezoxidare profundă + oțel topit purificator”.
(2) Efecte cantitative și parametri de aplicare
Controlul sumei suplimentare:
Adăugarea a 0,3%-0,8% (clasa FeSi75) din masa de oțel topit în timpul fabricării oțelului convertorului poate reduce conținutul de oxigen al oțelului topit de la 80-100 ppm la 30-50 ppm, crescând eficiența dezoxidării cu 40% în comparație cu un singur fermangan.
Compatibilitate cu gradul:
Grade-înalte de siliciu (FerroSilicon 75, FeSi90) au o eficiență de dezoxidare mai mare și sunt potrivite pentru oțel-de înaltă calitate; grade medii-scăzute de siliciu (FeSi65, FeSi45) au costuri mai mici și sunt potrivite pentru oțelurile carbon obișnuite.
Inoculare prin turnare: Funcția de „rafinare a cerealelor” a ferrosiliciului
În turnarea fontei, aliajul de ferosiliciu, ca inoculant pentru miez, îmbunătățește proprietățile mecanice ale piesei turnate prin reglarea structurii de solidificare:
(1) Principiul de inoculare și mecanismul de rafinare a cerealelor
Nucleare eterogenă:
Atomii de siliciu și urmele de aluminiu, calciu etc., în ferosiliciu formează „nuclee de nucleare” minuscule (cum ar fi particulele de SiC, Al₂O₃, cu dimensiunea de 0,1-1μm) în timpul solidificării fierului topit, oferind puncte de atașare pentru precipitarea grafitului;
Optimizarea structurii:
Promovează transformarea grafitului din „folosit” în „sferic fin/de tip vierme{0}}, rafinând granulele matricei (dimensiunea granulelor redusă de la 80μm la 30-40μm), evitând problemele de fragilizare cauzate de structurile grosiere;
Ajustarea compoziției:
Suplimentarea elementelor de siliciu în fontă (controlul conținutului de siliciu la 2,0%-3,5%) reduce tendința de formare a fierului alb și îmbunătățește prelucrabilitatea pieselor turnate.
(2) Efecte cantitative și parametri de aplicare
Controlul sumei suplimentare:
În turnarea fontei cenușii, cantitatea recomandată de adăugare de FeSi75% este de 0,2%-0,5% din masa fierului topit, iar în fonta ductilă, este de 0,1%-0,3%;
Adaptarea procesului:
Trebuie adăugată cu 1-3 minute înainte de turnare pentru a asigura un efect stabil de inoculare și pentru a evita adăugarea prematură care duce la arderea siliciului.
Diferențele de bază în aplicațiile duale ale ferrosiliciului (baza selecției cheie)
| Scenarii de aplicare | Obiective de bază | Reacție/Mecanism de acțiune | Clase recomandate | Parametrii de control cheie |
| Dezoxidarea producției de oțel | Reducerea conținutului de oxigen al oțelului topit și eliminarea incluziunilor | Reacție chimică de reducere (Si + FeO → SiO₂ + Fe) | FeSi75, FeSi90 | Cantitate suplimentară: 0,3%-0,8%, temperatura oțelului topit: 1500-1600 grade |
| Inoculare prin turnare | Rafinarea cerealelor, optimizarea morfologiei grafitului | Nucleare eterogenă + Ajustare compoziție | FeSi75, FeSi65 | Cantitate suplimentară: 0,1%-0,5%, Temperatura de turnare: 1380-1450 grade |
Precauții de aplicare și puncte practice
(1) Precauții pentru dezoxidarea producției de oțel
Evitați adăugarea excesivă:Un conținut de siliciu care depășește 1,0% va duce la o scădere a sudabilității oțelului și o reducere a tenacității la impact cu peste 20%;
Timp suplimentar:În fabricarea oțelului cu convertor, acesta poate fi adăugat „în flux” (în timpul atingerii), în timp ce în fabricarea oțelului în cuptorul cu arc electric, poate fi adăugat în loturi pentru a asigura o reacție uniformă;
Controlul impurităților:Utilizați ferosiliciu cu aluminiu scăzut-(Al mai mic sau egal cu 0,5%) pentru a evita formarea de incluziuni de Al₂O₃, care afectează calitatea suprafeței oțelului.
(2) Precauții pentru inoculare prin turnare
Alegerea mărimii:Ferosiliciul utilizat pentru inoculare trebuie zdrobit la 1-3 mm pentru a asigura dizolvarea rapidă și pentru a evita particulele mari care provoacă o compoziție locală neuniformă;
Metoda de inoculare:Utilizați „metoda de turnare-in” (adăugarea aliajului de ferosiliciu la fluxul de fier topit) sau „inoculare în-debit” pentru a îmbunătăți uniformitatea;
Evitați inocularea secundară:Dacă fierul topit rămâne prea mult timp (mai mult de 10 minute), este necesar să se adauge 10%-20% aliaj FeSi pentru a menține efectul de inoculare.
