Hvorfor kan ferrosilisiumlegering brukes både som deoksideringsmiddel i stålproduksjon og som inokuleringsmiddel i støping

Ferrosilisiumlegeringerbruke silisium (Si) og jern (Fe) som kjernekomponenter. Vanlige kvaliteter inneholder 45%-90% silisium, med urenheter (Al, Ca, S, P) strengt kontrollert. Deres doble funksjoner stammer fra to kjerneegenskaper:

 Sterk deoksiderende aktivitet av silisium:Silisium har ekstremt lav fri energi for å reagere med oksygen, reagerer spontant ved romtemperatur, og produktene skilles enkelt.
 Heterogen kjernedannelsesevne til silisium:Atomradiusen til silisium er nær den til jernatomer, slik at den kan tjene som en kjernekjerne under metallstørkningen, og foredler kornstrukturen.

FeSi er det mest brukte komposittdeoksidasjonsmiddelet i stålproduksjon. Dens kjernefunksjon er å fjerne oksygen fra smeltet stål gjennom en kjemisk reaksjon, og dermed forbedre renheten til det smeltede stålet:

(1) Deoksidasjonsprinsipp og reaksjonsmekanisme

Kjernereaksjon:

Silisium gjennomgår en fortrengningsreaksjon med FeO i det smeltede stålet (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe). Det genererte SiO2 har en tetthet på bare 2,65 g/cm3, langt lavere enn det smeltede stålet, og vil raskt flyte til slagget og fjernes;

Synergistisk effekt:

Når den brukes sammen med ferromangan- og aluminiumsdeoksidasjonsmidler, kan den generere lavt-smeltepunkt-komposittslagg (som CaO-SiO₂-Al₂O₃, smeltepunkt rundt 1400 grader), noe som ytterligere forbedrer slaggens evne til å inkludere og absorbere aoksidering og adsorbering. renser smeltet stål".

(2) Kvantitative effekter og applikasjonsparametre

Kontroll av tilleggsbeløp:

Tilsetning av 0,3%-0,8% (FeSi75-kvalitet) av den smeltede stålmassen under omformerstålfremstilling kan redusere oksygeninnholdet i det smeltede stålet fra 80-100 ppm til 30-50 ppm, noe som øker deoksidasjonseffektiviteten med 40% sammenlignet med enkelt ferromangan.

Karakterkompatibilitet:

Høye-silikonkarakterer (FerroSilicon 75, FeSi90) har høyere deoksidasjonseffektivitet og er egnet for stål av høy-kvalitet; middels-lav silisiumkvalitet (FeSi65, FeSi45) har lavere kostnader og er egnet for vanlige karbonstål.

I støpejernsstøping forbedrer ferrosilisiumlegering, som et kjernepodemiddel, de mekaniske egenskapene til støpegods ved å regulere størkningsstrukturen:

(1) Inokulasjonsprinsipp og kornforedlingsmekanisme

Heterogen kjernedannelse:

Silisiumatomer og spormengder av aluminium, kalsium, etc., i ferrosilisium danner små "kjernekjerner" (som SiC, Al₂O₃-partikler, 0,1-1μm i størrelse) under størkning av smeltet jern, og gir festepunkter for grafittutfelling;

Strukturoptimalisering:

Fremmer omdannelsen av grafitt fra "flakete" til "fint sfærisk/ormlignende-lignende", raffinerer matrisekornene (kornstørrelse redusert fra 80 μm til 30-40 μm), unngår sprøhetsproblemer forårsaket av grove strukturer;

Komposisjonsjustering:

Supplering av silisiumelementer til støpejern (kontrollerer silisiuminnholdet til 2,0%-3,5%) reduserer tendensen til dannelse av hvitt jern og forbedrer bearbeidbarheten til støpegods.

(2) Kvantitative effekter og applikasjonsparametre

Kontroll av tilleggsbeløp:

Ved støping av grått støpejern er den anbefalte tilsetningsmengden av FeSi75% 0,2%-0,5% av den smeltede jernmassen, og i duktilt jern er den 0,1%-0,3%;

Prosesstilpasning:

Det må tilsettes 1-3 minutter før helling for å sikre stabil inokulasjonseffekt og unngå for tidlig tilsetning som fører til avbrenning av silisium.

(1) Forholdsregler for deoksidering av stålfremstilling

 Unngå overdreven tilsetning:Et silisiuminnhold over 1,0 % vil føre til en reduksjon i sveisbarheten til stål og en reduksjon i slagfasthet på mer enn 20 %;

 Tidspunkt for tillegg:Ved produksjon av omformerstål kan det tilsettes «i-strøm» (under tapping), mens det i stålproduksjon i elektrisk lysbueovn kan tilsettes i partier for å sikre jevn reaksjon;

 Urenhetskontroll:Bruk lav-aluminiumferrosilisium (Al mindre enn eller lik 0,5 %) for å unngå dannelse av Al₂O₃-inneslutninger, som påvirker stålets overflatekvalitet.

(2) Forholdsregler for støpeinokulering

 Størrelsesvalg:Ferrosilisium brukt til inokulering må knuses til 1-3 mm for å sikre rask oppløsning og unngå store partikler som forårsaker ujevn lokal sammensetning;
 Inokuleringsmetode:Bruk "helle-in-metoden" (tilsetning av ferrosilisiumlegering til den smeltede jernstrømmen) eller "i-inokulering" for å forbedre jevnheten;
 Unngå sekundær inokulering:Hvis det smeltede jernet blir liggende for lenge (mer enn 10 minutter), må 10%-20% FeSi-legering tilsettes for å opprettholde inokulasjonseffekten.