Ferrokisellegeringaranvända kisel (Si) och järn (Fe) som sina kärnkomponenter. Vanliga kvaliteter innehåller 45%-90% kisel, med föroreningar (Al, Ca, S, P) strikt kontrollerade. Deras dubbla funktioner härrör från två kärnegenskaper:
Stark deoxiderande aktivitet av kisel:Kisel har en extremt låg fri energi för att reagera med syre, reagerar spontant i rumstemperatur och produkterna separeras lätt.
Heterogen kärnbildningsförmåga hos kisel:Atomradien för kisel är nära den för järnatomer, vilket gör att det kan fungera som en kärnbildningskärna under metallens stelning, vilket förfinar kornstrukturen.
Deoxidation av ståltillverkning: "Syreavlägsnande och rening"-funktionen hos ferrokisel
FeSi är den mest använda kompositdeoxidatorn vid ståltillverkning. Dess kärnfunktion är att avlägsna syre från smält stål genom en kemisk reaktion, och därigenom förbättra renheten hos det smälta stålet:
(1) Deoxidationsprincip och reaktionsmekanism
Kärnreaktion:
Kisel genomgår en undanträngningsreaktion med FeO i det smälta stålet (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe). Den alstrade SiO2 har en densitet av endast 2,65 g/cm³, mycket lägre än den för det smälta stålet, och kommer snabbt att flyta till slaggen och avlägsnas;
Synergistisk effekt:
När den används tillsammans med ferromangan- och aluminiumdeoxidationsmedel, kan den generera låg-smältpunkt-kompositslagg (såsom CaO-SiO₂-Al₂O₃, smältpunkt runt 1400 grader), vilket ytterligare förbättrar slaggens inklusionsförmåga och absorptionsförmåga att "adsorbera" rening av smält stål".
(2) Kvantitativa effekter och tillämpningsparametrar
Tilläggsbeloppskontroll:
Att tillsätta 0,3%-0,8% (FeSi75-kvalitet) av den smälta stålmassan under omvandlarståltillverkning kan minska syrehalten i det smälta stålet från 80-100 ppm till 30-50 ppm, vilket ökar deoxidationseffektiviteten med 40% jämfört med enkel ferromangan.
Betygskompatibilitet:
Höga-kiselkvaliteter (FerroSilicon 75, FeSi90) har högre deoxidationseffektivitet och är lämpliga för hög-kvalitetsstål; medium-låga kiselkvaliteter (FeSi65, FeSi45) har lägre kostnader och är lämpliga för vanliga kolstål.
Gjutinokulering: "Grain Refinement"-funktionen hos ferrokisel
I gjutjärnsgjutning förbättrar ferrokisellegering, som ett kärnympmedel, de mekaniska egenskaperna hos gjutgods genom att reglera stelningsstrukturen:
(1) Inokuleringsprincip och spannmålsförfiningsmekanism
Heterogen kärnbildning:
Kiselatomer och spårmängder av aluminium, kalcium, etc., i ferrokisel bildar små "kärnbildningskärnor" (såsom SiC, Al₂O₃-partiklar, 0,1-1μm i storlek) under stelningen av smält järn, vilket ger fästpunkter för grafitfällning;
Strukturoptimering:
Främjar omvandlingen av grafit från "flagig" till "fin sfärisk/maskliknande-", förfinar matriskornen (kornstorleken reducerad från 80 μm till 30-40 μm), undviker sprödhetsproblem orsakade av grova strukturer;
Kompositionsjustering:
Att komplettera kiselelement i gjutjärn (kontrollera kiselhalten till 2,0%-3,5%) minskar tendensen till bildning av vitt järn och förbättrar bearbetbarheten av gjutgods.
(2) Kvantitativa effekter och tillämpningsparametrar
Tilläggsbeloppskontroll:
Vid gjutning av grått gjutjärn är den rekommenderade tillsatsmängden FeSi75% 0,2%-0,5% av den smälta järnmassan, och i segjärn är den 0,1%-0,3%;
Processanpassning:
Den måste tillsättas 1-3 minuter före hällning för att säkerställa en stabil inokuleringseffekt och undvika för tidig tillsats som leder till att kisel avbränns.
Kärnskillnader i dubbla tillämpningar av ferrokisel (grundval av nyckel)
| Applikationsscenarier | Kärnmål | Reaktion/verkansmekanism | Rekommenderade betyg | Nyckelkontrollparametrar |
| Ståltillverkning Deoxidation | Minska syrehalten i smält stål och ta bort inneslutningar | Kemisk reduktionsreaktion (Si + FeO → SiO₂ + Fe) | FeSi75, FeSi90 | Tillsatsmängd: 0,3%-0,8%, smält ståltemperatur: 1500-1600 grader |
| Gjutning Inokulering | Kornförfining, optimering av grafitmorfologi | Heterogen kärnbildning + sammansättningsjustering | FeSi75, FeSi65 | Tilläggsmängd: 0,1%-0,5%, Gjuttemperatur: 1380-1450 grader |
Försiktighetsåtgärder vid tillämpning och praktiska punkter
(1) Försiktighetsåtgärder för deoxidation av ståltillverkning
Undvik överdrivet tillskott:En kiselhalt som överstiger 1,0 % kommer att leda till en minskning av stålets svetsbarhet och en minskning av slagsegheten med mer än 20 %;
Tilläggstid:Vid tillverkning av konverterstål kan det tillsättas "i-ström" (under tappning), medan det vid ståltillverkning i ljusbågsugnar kan tillsättas i omgångar för att säkerställa enhetlig reaktion;
Föroreningskontroll:Använd låg-aluminiumferrokisel (Al mindre än eller lika med 0,5 %) för att undvika bildning av Al₂O₃-inneslutningar, som påverkar stålets ytkvalitet.
(2) Försiktighetsåtgärder för gjutningsympning
Storleksval:Ferrokisel som används för ympning måste krossas till 1-3 mm för att säkerställa snabb upplösning och undvika stora partiklar som orsakar ojämn lokal sammansättning;
Inokuleringsmetod:Använd "hälla-in-metoden" (tillsats av ferrokisellegering till flödet av smält järn) eller "in-inokulering" för att förbättra enhetligheten;
Undvik sekundär ympning:Om det smälta järnet stannar för länge (mer än 10 minuter) måste 10%-20% FeSi-legering tillsättas för att bibehålla inokuleringseffekten.
