De ce se poate dezoxida ferosiliciul?

Capacitatea de dezoxidare aferosiliciuse datorează în principal reactivității ridicate a siliciului cu oxigenul și stabilității produselor. Mecanismul specific este următorul:

 Baza termodinamică a afinității puternice pentru oxigen:

Energia liberă de reacție chimică dintre siliciu (Si) și oxigen (O) este extrem de mică (2SiO + O₂=2SiO₂, ΔG₂₀₀₀K=-1520kJ/mol), mult mai mică decât cea dintre fier și oxigen (2Fe + O₂=2Fe + O₂=2Fe₂₀₀₀₀₀₀₀=-540kJ/mol). Aceasta înseamnă că la temperaturi ridicate, siliciul se combină de preferință cu oxigenul, eliminând în mod fundamental oxigenul din oțelul/fierul topit.

 Îndepărtarea ușoară a produselor de reacție:

Siliciul reacționează cu oxigenul pentru a forma dioxid de siliciu (SiO₂), care are un punct de topire ridicat de 1713 grade. În oțelul topit (1500-1600 grade), acesta există ca particule solide cu o densitate (2,65 g/cm³) mult mai mică decât cea a oțelului topit (7,8 g/cm³). Plutește rapid la suprafața oțelului topit și este îndepărtat împreună cu zgura, realizând o separare eficientă a oxigenului.

 Stabilitatea ridicată la-temperatură asigură o reacție completă:

Siliciul are un punct de topire de 1410 grade, în timp ce aliajele de ferosiliciu (cum ar fiFeSi75) au un punct de topire de aproximativ 1200 de grade , mai mic decât mediul cu temperatură înaltă-de producție/turnare a oțelului (1500-1600 de grade ). După adăugare, FeSi se topește rapid, permițând atomilor de siliciu să difuzeze complet și să reacționeze complet cu oxigenul, evitând dezoxidarea locală incompletă.

Conținutul ridicat de siliciu îmbunătățește capacitatea de dezoxidare:

Calitățile industriale de ferosiliciu utilizate în mod obișnuit sunt FeSi75 (conținut de siliciu 72%-80%) șiFeSi65(conținut de siliciu 60%-65%). Cu cât este mai mare conținutul de siliciu, cu atât este mai mare eficiența de deoxidare pe unitatea de masă de ferosiliciu. De exemplu, 1 kg de Ferro Silicon 75% poate elimina aproximativ 0,4 kg de oxigen din oțelul topit, care este de 1,5-2 ori mai mare decât aliajele cu conținut scăzut de siliciu.

Viteza de reacție adaptată proceselor metalurgice:

Viteza de reacție dintre siliciu și oxigen crește odată cu temperatura. Peste 1500 de grade, reacția poate fi finalizată în câteva minute, îndeplinind cerințele procesului de fabricare a oțelului pentru „dezoxidare rapidă și cicluri de topire scurtate”, evitând oxidarea secundară a oțelului topit din cauza timpilor excesiv de lungi de deoxidare.

Nu s-au introdus impurități nocive:

Componentele principale ale siliciului fero sunt doar siliciu și fier, fără elemente dăunătoare, cum ar fi sulful și fosforul (FeSi de gradul industrial-75# necesită S mai mic sau egal cu 0,05%, P mai mic sau egal cu 0,04%). Nu contaminează oțelul topit în timpul dezoxidării, asigurând puritatea materialului metalic.

Dezoxidarea principală în fabricarea oțelului:

În fabricarea oțelului cu convertoare și cuptoare cu arc electric, aliajul de ferosiliciu este adesea folosit în combinație cu feromangan și aluminiu ("pre-dezoxidarea ferrosiliciului-manganului + dezoxidarea finală a aluminiului"). Adăugarea FerroSilicon 75% este de obicei 0,3%-0,8% din masa oțelului topit, ceea ce poate reduce conținutul de oxigen al oțelului topit de la 80-100 ppm la 30-50 ppm, reducând incluziunile de oxid și îmbunătățind duritatea și performanța de prelucrare a oțelului.

Dezoxidarea turnătoriei:

În producția de fontă ductilă și fontă cenușie, aliajul fesi poate obține simultan atât efecte de deoxidare, cât și efecte de inoculare. Adăugarea a 0,2%-0,5% FeSi 75 poate elimina oxigenul din fierul topit (prevenirea formării incluziunilor de oxid care afectează sferoidizarea grafitului) și poate favoriza precipitarea grafitului, îmbunătățind astfel proprietățile mecanice ale pieselor turnate.

Dezoxidarea aliajelor speciale:

În producția de oțel inoxidabil și oțel{0}}scăzut aliat, folosindferosiliciu cu -aluminiu scăzut(Al Mai mic sau egal cu 1%) poate preveni formarea incluziunilor de AlN din aluminiu care reacţionează cu azotul din oţel, asigurând rezistenţa la coroziune şi sudarea aliajului.

Selectarea gradului de ferrosiliciu:

Pentru clasele de oțel cu cerințe ridicate-(cum ar fi oțelul pentru rulmenți și oțelul pentru arc), FeSi75 este preferat pentru a asigura o dezoxidare completă; pentru oțelul carbon obișnuit, FeSi65 poate fi utilizat pentru a echilibra costul și efectul.

Momentul și metoda de adăugare:

Ar trebui adăugat înainte sau în timpul procesului de atingere a oțelului topit pentru a evita adăugarea prematură care duce la oxidarea siliciului de către zgură; cuptoarele electrice mari pot folosi o metodă de „flux-în plus” pentru a asigura amestecarea completă a ferosiliciului și a oțelului topit.

Controlul temperaturii oțelului:

Când temperatura este sub 1400 de grade, viteza de reacție între siliciu și oxigen scade semnificativ. Este necesar să vă asigurați că temperatura oțelului nu scade sub 1500 de grade pentru a evita o reducere a eficienței de deoxidare.

Potrivire de bază de zgură:

Când bazicitatea zgurii (CaO/SiO₂) este controlată între 1,8 și 2,2, aceasta promovează combinația de SiO₂ și CaO pentru a forma zgură de silicat de calciu (CaSiO₃), reducând re{2}}dizolvarea SiO₂ în oțel și îmbunătățind stabilitatea la dezoxidare.

Cost{0}}eficiență ridicată:

Costul de dezoxidare al ferosiliciului este de numai 1/3 până la 1/2 față de cel al aluminiului și este disponibil pe scară largă, ceea ce îl face cel mai economic dezoxidant în producția la scară industrială-.

Adaptabilitate puternică la proces:

Poate fi adaptat la diferite echipamente metalurgice, cum ar fi convertoare, cuptoare electrice și turnătorii, fără a fi nevoie de modificări suplimentare de proces și este ușor de operat.

Are mai multe funcții:

în timp ce se deoxidează, poate suplimenta siliciul și poate ajusta compoziția oțelului/fierului (cum ar fi îmbunătățirea rezistenței oțelului și a performanței de turnare a fontei), obținând astfel „un singur material pentru utilizări multiple”.