Aliatges de ferrosiliciutilitza silici (Si) i ferro (Fe) com a components bàsics. Els graus comuns contenen un 45%-90% de silici, amb impureses (Al, Ca, S, P) estrictament controlades. Les seves funcions duals deriven de dues característiques bàsiques:
Forta activitat desoxidant del silici:El silici té una energia lliure extremadament baixa per reaccionar amb l'oxigen, reaccionant espontàniament a temperatura ambient, i els productes es separen fàcilment.
Capacitat de nucleació heterogènia del silici:El radi atòmic del silici és proper al dels àtoms de ferro, cosa que li permet servir com a nucli de nucleació durant la solidificació del metall, perfeccionant l'estructura del gra.
Desoxidació de l'acer: la funció d'eliminació i purificació d'oxigen del ferrosilici
FeSi és el desoxidant compost més utilitzat en la fabricació d'acer. La seva funció principal és eliminar l'oxigen de l'acer fos mitjançant una reacció química, millorant així la puresa de l'acer fos:
(1) Principi de desoxidació i mecanisme de reacció
Reacció bàsica:
El silici experimenta una reacció de desplaçament amb FeO a l'acer fos (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe). El SiO₂ generat té una densitat de només 2,65 g/cm³, molt inferior a la de l'acer fos, i surarà ràpidament a l'escòria i s'eliminarà;
Efecte sinèrgic:
Quan s'utilitza conjuntament amb ferromanganès i desoxidants d'alumini, pot generar escòries compostes de baix -punt de fusió- (com ara CaO-SiO₂{-Al₂O₃, punt de fusió al voltant de 1400 graus), millorant encara més l'efecte d'adsorció i l'adsorció d'esclaus. "desoxidació profunda + acer fos purificador".
(2) Efectes quantitatius i paràmetres d'aplicació
Control de la quantitat addicional:
L'addició del 0,3% al 0,8% (grau FeSi75) de la massa d'acer fos durant la fabricació d'acer del convertidor pot reduir el contingut d'oxigen de l'acer fos de 80-100 ppm a 30-50 ppm, augmentant l'eficiència de desoxidació en un 40% en comparació amb el ferromanganès únic.
Compatibilitat de grau:
Graus-de silici alt (FerroSilici 75, FeSi90) tenen una eficiència de desoxidació més alta i són adequats per a acers-d'alta qualitat; graus de silici mitjans-baix (FeSi65, FeSi45) tenen costos més baixos i són adequats per a acers al carboni normals.
Inoculació de fosa: la funció de "refinament del gra" del ferrosilici
En la fosa de ferro colat, l'aliatge de ferrosilici, com a inoculant bàsic, millora les propietats mecàniques de les peces de fosa mitjançant la regulació de l'estructura de solidificació:
(1) Principi d'inoculació i mecanisme de refinament del gra
Nucleació heterogènia:
Els àtoms de silici i les traces d'alumini, calci, etc., en ferro silici formen petits "nuclis de nucleació" (com ara partícules de SiC, Al₂O₃, de 0,1-1μm de mida) durant la solidificació del ferro fos, proporcionant punts d'unió per a la precipitació del grafit;
Optimització de l'estructura:
Afavoreix la transformació del grafit de "escamosa" a "esfèrica fina/cuc-", refinant els grans de la matriu (la mida del gra es redueix de 80 μm a 30-40 μm), evitant problemes de fragilitat causats per estructures gruixudes;
Ajust de la composició:
La suplementació d'elements de silici en ferro colat (controlant el contingut de silici al 2,0%-3,5%) redueix la tendència a la formació de ferro blanc i millora la mecanització de les peces de fosa.
(2) Efectes quantitatius i paràmetres d'aplicació
Control de la quantitat addicional:
En la fosa de ferro colat gris, la quantitat d'addició recomanada de FeSi75% és del 0,2%-0,5% de la massa de ferro fos, i en el ferro dúctil, és del 0,1%-0,3%;
Adaptació del procés:
S'ha d'afegir 1-3 minuts abans d'abocar-lo per garantir un efecte d'inoculació estable i evitar l'addició prematura que provoqui la cremada del silici.
Diferències bàsiques en aplicacions duals de ferrosilici (base de selecció de claus)
| Escenaris d'aplicació | Objectius bàsics | Reacció/Mecanisme d'acció | Graus recomanats | Paràmetres de control clau |
| Desoxidació de l'acer | Reduint el contingut d'oxigen de l'acer fos i eliminant inclusions | Reacció química de reducció (Si + FeO → SiO₂ + Fe) | FeSi75, FeSi90 | Quantitat d'addició: 0,3% -0,8%, temperatura d'acer fos: 1500-1600 graus |
| Inoculació de fosa | Refinament de gra, optimització de la morfologia del grafit | Nucleació heterogènia + Ajust de composició | FeSi75, FeSi65 | Quantitat d'addició: 0,1%-0,5%, temperatura de colada: 1380-1450 graus |
Precaucions d'aplicació i punts pràctics
(1) Precaucions per a la desoxidació de l'acer
Eviteu l'addició excessiva:Un contingut de silici superior a l'1,0% comportarà una disminució de la soldabilitat de l'acer i una reducció de la resistència a l'impacte de més d'un 20%;
Temps addicional:En la fabricació d'acer de convertidor, es pot afegir "en corrent" (durant el toc), mentre que en la fabricació d'acer amb forn d'arc elèctric, es pot afegir per lots per garantir una reacció uniforme;
Control d'impureses:Utilitzeu ferrosilici de baix -alumini (Al inferior o igual al 0,5%) per evitar la formació d'inclusions d'Al₂O₃, que afecten la qualitat superficial de l'acer.
(2) Precaucions per a la inoculació de colada
Selecció de mida:El ferrosilici utilitzat per a la inoculació s'ha de triturar a 1-3 mm per garantir una dissolució ràpida i evitar que les partícules grans provoquin una composició local desigual;
Mètode d'inoculació:Utilitzeu el "mètode d'abocament-in" (afegir un aliatge de ferrosilici al flux de ferro fos) o la "inoculació de-flux" per millorar la uniformitat;
Eviteu la inoculació secundària:Si el ferro fos es manté durant massa temps (més de 10 minuts), cal afegir un aliatge FeSi del 10% al 20% per mantenir l'efecte d'inoculació.
