Ferosilicijeve zlitineuporabljajo silicij (Si) in železo (Fe) kot svoji glavni komponenti. Običajni razredi vsebujejo 45–90 % silicija, pri čemer so nečistoče (Al, Ca, S, P) strogo nadzorovane. Njihovi dvojni funkciji izhajata iz dveh glavnih značilnosti:
Močna deoksidacijska aktivnost silicija:Silicij ima izredno nizko prosto energijo za reakcijo s kisikom, pri sobni temperaturi reagira spontano, produkti pa se zlahka ločijo.
Sposobnost heterogene nukleacije silicija:Atomski polmer silicija je blizu atomom železa, kar mu omogoča, da služi kot nukleacijsko jedro med strjevanjem kovine, ki izboljšuje zrnato strukturo.
Deoksidacija pri izdelavi jekla: funkcija ferosilicija za "odstranjevanje in čiščenje kisika".
FeSi je najpogosteje uporabljen kompozitni dezoksidant pri izdelavi jekla. Njegova glavna funkcija je odstranjevanje kisika iz staljenega jekla s kemično reakcijo, s čimer se izboljša čistost staljenega jekla:
(1) Načelo deoksidacije in reakcijski mehanizem
Reakcija jedra:
Silicij je podvržen reakciji izpodrivanja z FeO v staljenem jeklu (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe). Ustvarjeni SiO₂ ima gostoto samo 2,65 g/cm³, kar je veliko manj kot gostota staljenega jekla, in bo hitro priplaval na žlindro in se odstranil;
Sinergijski učinek:
Če se uporablja v povezavi s feromanganovimi in aluminijevimi deoksidizatorji, lahko ustvari kompozitno žlindro z nizkim -tališčem- (kot je CaO-SiO₂-Al₂O₃, tališče okoli 1400 stopinj), kar dodatno poveča sposobnost žlindre za adsorpcijo vključkov in doseže dvojni učinek "globoka deoksidacija + čiščenje staljenega jekla".
(2) Kvantitativni učinki in parametri uporabe
Nadzor količine dodatka:
Dodajanje 0,3 %-0,8 % (razred FeSi75) mase staljenega jekla med konvertersko proizvodnjo jekla lahko zmanjša vsebnost kisika v staljenem jeklu z 80-100 ppm na 30-50 ppm, s čimer se poveča učinkovitost deoksidacije za 40 % v primerjavi z enojnim feromanganom.
Združljivost stopnje:
Visoke-silicijeve stopnje (Ferrosilicij 75, FeSi90) imajo večjo učinkovitost dezoksidacije in so primerni za visoko{1}}kakovostna jekla; srednje-nizke stopnje silicija (FeSi65, FeSi45) imajo nižje stroške in so primerni za navadna ogljikova jekla.
Inokulacija pri litju: funkcija ferosilicija "prečiščevanje zrn".
Pri litju litega železa ferosilicijeva zlitina kot cepivo za jedro izboljša mehanske lastnosti ulitkov z uravnavanjem strukture strjevanja:
(1) Načelo inokulacije in mehanizem prečiščevanja zrn
Heterogena nukleacija:
Atomi silicija in sledovi aluminija, kalcija itd. v fero siliciju tvorijo drobna "nukleacijska jedra" (kot so delci SiC, Al₂O3, velikosti 0,1-1 μm) med strjevanjem staljenega železa, ki zagotavljajo pritrdilne točke za obarjanje grafita;
Optimizacija strukture:
Spodbuja pretvorbo grafita iz "luskastega" v "fino sferičnega/črva-podobnega," rafinira zrna matrice (velikost zrn je zmanjšana z 80 μm na 30-40 μm), s čimer se izogne težavam s krhkostjo, ki jih povzročajo grobe strukture;
Prilagoditev sestave:
Dodatek silicijevih elementov v lito železo (nadzor vsebnosti silicija na 2,0 %-3,5 %) zmanjša nagnjenost k tvorbi belega železa in izboljša obdelovalnost ulitkov.
(2) Kvantitativni učinki in parametri uporabe
Nadzor količine dodatka:
Pri ulitku iz sive litine je priporočena dodana količina FeSi75% 0,2% -0,5% mase staljenega železa, pri nodularnem železu pa 0,1% -0,3%;
Prilagoditev procesa:
Dodati ga je treba 1-3 minute pred vlivanjem, da zagotovimo stabilen inokulacijski učinek in preprečimo prezgodnje dodajanje, ki povzroči izgorevanje silicija.
Glavne razlike v dvojni uporabi ferosilicija (ključna osnova za izbiro)
| Scenariji uporabe | Temeljni cilji | Reakcija/mehanizem delovanja | Priporočene ocene | Ključni kontrolni parametri |
| Deoksidacija pri izdelavi jekla | Zmanjšanje vsebnosti kisika v staljenem jeklu in odstranjevanje vključkov | Reakcija kemične redukcije (Si + FeO → SiO₂ + Fe) | FeSi75, FeSi90 | Količina dodatka: 0,3% -0,8%, temperatura staljenega jekla: 1500-1600 stopinj |
| Inokulacija litja | Rafiniranje zrn, optimizacija morfologije grafita | Heterogena nukleacija + prilagoditev sestave | FeSi75, FeSi65 | Količina dodatka: 0,1% -0,5%, temperatura litja: 1380-1450 stopinj |
Previdnostni ukrepi pri uporabi in praktične točke
(1) Varnostni ukrepi za deoksidacijo pri izdelavi jekla
Izogibajte se pretiranemu dodajanju:Vsebnost silicija, ki presega 1,0 %, povzroči zmanjšanje varivosti jekla in zmanjšanje udarne žilavosti za več kot 20 %;
Čas dodajanja:Pri konverterski proizvodnji jekla se lahko dodaja "v-toku" (med izrezovanjem), medtem ko se pri proizvodnji jekla v elektroobločnih pečeh lahko dodaja v serijah, da se zagotovi enotna reakcija;
Nadzor nečistoč:Uporabite ferosilicij z nizko vsebnostjo -aluminija (Al manj kot ali enak 0,5 %), da preprečite nastanek vključkov Al₂O₃, ki vplivajo na kakovost površine jekla.
(2) Previdnostni ukrepi za inokulacijo z odlitkom
Izbira velikosti:Ferrosilicij, ki se uporablja za inokulacijo, je treba zdrobiti na 1–3 mm, da zagotovite hitro raztapljanje in preprečite, da bi veliki delci povzročili neenakomerno lokalno sestavo;
Metoda cepljenja:Za izboljšanje enakomernosti uporabite "metodo-vlivanja" (dodajanje ferosilicijeve zlitine v tok staljenega železa) ali "in-inokulacijo v toku";
Izogibajte se sekundarni inokulaciji:Če staljeno železo ostane predolgo (več kot 10 minut), je treba dodati 10%-20% zlitine FeSi, da se ohrani učinek cepljenja.
