Ferosilicijeve legurekoriste silicij (Si) i željezo (Fe) kao svoje osnovne komponente. Uobičajene vrste sadrže 45%-90% silicija, sa strogo kontroliranim nečistoćama (Al, Ca, S, P). Njihove dvostruke funkcije proizlaze iz dvije ključne karakteristike:
Jaka deoksidacijska aktivnost silicija:Silicij ima izuzetno nisku slobodnu energiju za reakciju s kisikom, spontano reagira na sobnoj temperaturi, a proizvodi se lako odvajaju.
Sposobnost heterogene nukleacije silicija:Atomski radijus silicija blizak je radijusu atoma željeza, što mu omogućuje da služi kao jezgra nukleacije tijekom skrućivanja metala, pročišćavajući strukturu zrna.
Dezoksidacija u proizvodnji čelika: funkcija ferosilicija "uklanjanje kisika i pročišćavanje".
FeSi je kompozitni dezoksidans koji se najčešće koristi u proizvodnji čelika. Njegova temeljna funkcija je uklanjanje kisika iz rastaljenog čelika putem kemijske reakcije, čime se poboljšava čistoća rastaljenog čelika:
(1) Princip deoksidacije i mehanizam reakcije
Reakcija jezgre:
Silicij prolazi reakciju istiskivanja s FeO u rastaljenom čeliku (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe). Generirani SiO₂ ima gustoću od samo 2,65 g/cm³, daleko manju od gustoće rastaljenog čelika, te će brzo isplivati na trosku i biti uklonjena;
Sinergijski učinak:
Kada se koristi zajedno s deoksidansima feromangana i aluminija, može stvoriti kompozitnu trosku niske-tališta- (kao što je CaO-SiO₂-Al₂O₃, talište oko 1400 stupnjeva), dodatno povećavajući sposobnost troske da adsorbira inkluzije i postiže dvostruki učinak "duboka deoksidacija + pročišćavanje rastaljenog čelika".
(2) Kvantitativni učinci i parametri primjene
Kontrola količine dodatka:
Dodavanje 0,3%-0,8% (razred FeSi75) mase rastaljenog čelika tijekom konverterske proizvodnje čelika može smanjiti sadržaj kisika u rastaljenom čeliku s 80-100 ppm na 30-50 ppm, povećavajući učinkovitost deoksidacije za 40% u usporedbi s jednim feromanganom.
Kompatibilnost razreda:
Visok{0}}silicij (Ferrosilicij 75, FeSi90) imaju veću učinkovitost deoksidacije i prikladni su za visoko{1}}kvalitetne čelike; srednje-niske razine silicija (FeSi65, FeSi45) imaju niže troškove i prikladni su za obične ugljične čelike.
Inokulacija lijevanja: Funkcija "pročišćavanja zrna" ferosilicija
U odljevcima od lijevanog željeza, legura ferosilicija, kao inokulant jezgre, poboljšava mehanička svojstva odljevaka reguliranjem strukture skrućivanja:
(1) Princip inokulacije i mehanizam usitnjavanja zrna
Heterogena nukleacija:
Atomi silicija i tragovi aluminija, kalcija, itd., u fero siliciju tvore sićušne "nukleacijske jezgre" (kao što su čestice SiC, Al₂O3, veličine 0,1-1 μm) tijekom skrućivanja rastaljenog željeza, osiguravajući točke vezivanja za taloženje grafita;
Optimizacija strukture:
Promiče transformaciju grafita iz "pahuljičastog" u "fini sferični/crv{0}}sličan", pročišćavajući zrna matrice (veličina zrna smanjena s 80 μm na 30-40 μm), izbjegavajući probleme krtosti uzrokovane grubim strukturama;
Prilagodba sastava:
Dodavanje elemenata silicija u lijevano željezo (kontroliranje sadržaja silicija na 2,0%-3,5%) smanjuje tendenciju stvaranja bijelog željeza i poboljšava obradivost odljevaka.
(2) Kvantitativni učinci i parametri primjene
Kontrola količine dodatka:
Kod lijevanja od sivog lijeva preporučena količina dodatka FeSi75% je 0,2%-0,5% mase rastaljenog željeza, a kod nodularnog željeza je 0,1%-0,3%;
Prilagodba procesa:
Potrebno ga je dodati 1-3 minute prije izlijevanja kako bi se osigurao stabilan učinak inokulacije i izbjeglo prerano dodavanje koje dovodi do sagorijevanja silicija.
Osnovne razlike u dvostrukim primjenama ferosilicija (osnova ključnog odabira)
| Scenariji primjene | Temeljni ciljevi | Reakcija/mehanizam djelovanja | Preporučene ocjene | Ključni kontrolni parametri |
| Deoksidacija u proizvodnji čelika | Smanjenje sadržaja kisika u rastaljenom čeliku i uklanjanje inkluzija | Reakcija kemijske redukcije (Si + FeO → SiO₂ + Fe) | FeSi75, FeSi90 | Količina dodatka: 0,3% -0,8%, temperatura rastaljenog čelika: 1500-1600 stupnjeva |
| Inokulacija lijevanja | Pročišćavanje zrna, optimizacija morfologije grafita | Heterogena nukleacija + podešavanje sastava | FeSi75, FeSi65 | Količina dodatka: 0,1% -0,5%, temperatura lijevanja: 1380-1450 stupnjeva |
Mjere opreza pri primjeni i praktične napomene
(1) Mjere opreza za deoksidaciju u proizvodnji čelika
Izbjegavajte prekomjerno dodavanje:Sadržaj silicija veći od 1,0% dovest će do smanjenja zavarljivosti čelika i smanjenja udarne žilavosti za više od 20%;
Vrijeme dodavanja:U konverterskoj proizvodnji čelika, može se dodati "u-struji" (tijekom točenja), dok se u proizvodnji čelika u elektrolučnim pećima može dodati u serijama kako bi se osigurala jednolika reakcija;
Kontrola nečistoća:Upotrijebite niski -aluminij ferosilicij (Al manji od ili jednak 0,5%) kako biste izbjegli stvaranje Al₂O₃ inkluzija, koje utječu na kvalitetu površine čelika.
(2) Mjere opreza za cijepljenje odljevkom
Odabir veličine:Ferosilicij koji se koristi za inokulaciju treba zdrobiti na 1-3 mm kako bi se osiguralo brzo otapanje i izbjegle velike čestice koje uzrokuju neujednačen lokalni sastav;
Metoda cijepljenja:Upotrijebite "metodu u-ulijevanja" (dodavanje ferosilicijeve legure u protok rastaljenog željeza) ili "in-cijepljenje u toku" za poboljšanje ujednačenosti;
Izbjegavajte sekundarnu inokulaciju:Ako rastaljeno željezo stoji predugo (više od 10 minuta), potrebno je dodati 10%-20% FeSi legure kako bi se održao učinak inokulacije.
