Varför kan ferrokisel deoxidera?

Den deoxiderande förmågan hosferrokiselberor huvudsakligen på den höga reaktiviteten hos kisel med syre och produkternas stabilitet. Den specifika mekanismen är som följer:

 Termodynamisk grund för stark syreaffinitet:

Den kemiska reaktionsfria energin mellan kisel (Si) och syre (O) är extremt låg (2SiO + O₂=2SiO₂, ΔG₂₀₀₀K=-1520 kJ/mol), mycket lägre än den mellan järn och syre (2Fe + O₂₂₂₀}FeO,=-540kJ/mol). Detta innebär att vid höga temperaturer kombineras kisel företrädesvis med syre, vilket i grunden tar bort syre från smält stål/järn.

 Enkelt avlägsnande av reaktionsprodukter:

Kisel reagerar med syre för att bilda kiseldioxid (SiO₂), som har en hög smältpunkt på 1713 grader. I smält stål (1500-1600 grader) existerar det som fasta partiklar med en densitet (2,65 g/cm³) mycket lägre än den för smält stål (7,8 g/cm³). Det flyter snabbt till ytan av det smälta stålet och avlägsnas tillsammans med slaggen, vilket ger en effektiv syreseparering.

 Hög-temperaturstabilitet säkerställer fullständig reaktion:

Kisel har en smältpunkt på 1410 grader, medan ferrokisellegeringar (t.ex.FeSi75) har en smältpunkt på cirka 1200 grader, lägre än hög-temperaturmiljön vid ståltillverkning/gjutning (1500-1600 grader). Efter tillsats smälter FeSi snabbt, vilket tillåter kiselatomer att diffundera helt och reagera helt med syre, vilket undviker ofullständig lokal deoxidation.

Högt kiselinnehåll förbättrar deoxidationskapaciteten:

Vanligt använda industriella ferrokiselkvaliteter är FeSi75 (kiselhalt 72%-80%) ochFeSi65(kiselhalt 60 %-65 %). Ju högre kiselinnehåll, desto högre deoxidationseffektivitet per massenhet ferrokisel. Till exempel kan 1 kg Ferro Silicon 75 % avlägsna cirka 0,4 kg syre från smält stål, vilket är 1,5-2 gånger så mycket som lågkisellegeringar.

Reaktionshastighet anpassad till metallurgiska processer:

Reaktionshastigheten mellan kisel och syre ökar med temperaturen. Över 1500 grader kan reaktionen slutföras inom några minuter, vilket uppfyller processkraven för ståltillverkning för "snabb deoxidation och förkortade smältcykler", vilket undviker sekundär oxidation av smält stål på grund av alltför långa deoxidationstider.

Inga skadliga föroreningar införs:

Ferrokiselets huvudkomponenter är endast kisel och järn, fria från skadliga ämnen som svavel och fosfor (industriell-grad 75# FeSi kräver S Mindre än eller lika med 0,05 %, P Mindre än eller lika med 0,04 %). Det förorenar inte det smälta stålet under deoxidation, vilket säkerställer renheten hos metallmaterialet.

Huvudsaklig deoxidation vid ståltillverkning:

I ståltillverkning av omvandlare och ljusbågsugnar används ferrokisellegering ofta i kombination med ferromangan och aluminium ("ferrokisel-manganför-deoxidation + slutlig deoxidation av aluminium"). FerroSilicon 75%-tillsatsen är vanligtvis 0,3%-0,8% av den smälta stålmassan, vilket kan minska syrehalten i det smälta stålet från 80-100 ppm till 30-50 ppm, vilket minskar oxidinneslutningar och förbättrar stålets seghet och bearbetningsprestanda.

Gjuteri deoxidation:

Vid tillverkning av segjärn och grått gjutjärn kan fesi-legering samtidigt uppnå både deoxidations- och inokuleringseffekter. Tillsats av 0,2%-0,5% FeSi 75 kan avlägsna syre från smält järn (förhindra bildning av oxidinneslutningar som påverkar grafitsfäroidisering) och främja grafitfällning, vilket förbättrar de mekaniska egenskaperna hos gjutgods.

Speciallegeringsdeoxidation:

Vid tillverkning av rostfritt stål och låg-legerat stål, med hjälp avlåg-aluminiumferrokisel(Al Mindre än eller lika med 1%) kan förhindra bildandet av AlN-inneslutningar från aluminium som reagerar med kväve i stålet, vilket säkerställer legeringens korrosionsbeständighet och svetsbarhet.

Val av ferrokiselkvalitet:

För stålkvaliteter med högt-krav (som lagerstål och fjäderstål) föredras FeSi75 för att säkerställa noggrann deoxidation; för vanligt kolstål kan FeSi65 användas för att balansera kostnad och effekt.

Tidpunkt och metod för tillägg:

Det bör tillsättas före eller under tappningsprocessen av smält stål för att undvika för tidig tillsats som leder till kiseloxidation av slaggen; stora elektriska ugnar kan använda en "flöde-utöver"-metod för att säkerställa en noggrann blandning av ferrokisel och smält stål.

Stål temperaturkontroll:

När temperaturen är under 1400 grader minskar reaktionshastigheten mellan kisel och syre avsevärt. Det är nödvändigt att säkerställa att ståltemperaturen inte faller under 1500 grader för att undvika en minskning av deoxidationseffektiviteten.

Slaggrundsmatchning:

När slaggbasiteten (CaO/SiO2) kontrolleras mellan 1,8 och 2,2, främjar det kombinationen av SiO2 och CaO för att bilda kalciumsilikat (CaSiO3) slagg, vilket minskar åter-upplösningen av SiO2 i stålet och förbättrar deoxidationsstabiliteten.

Hög kostnadseffektivitet-:

Deoxidationskostnaden för ferrokisel är bara 1/3 till 1/2 av aluminium, och det är allmänt tillgängligt, vilket gör det till det mest ekonomiska deoxidationsmedlet i industriell-produktion.

Stark processanpassningsförmåga:

Den kan anpassas till olika metallurgisk utrustning såsom omvandlare, elektriska ugnar och gjuterier, utan behov av ytterligare processändringar, och är lätt att använda.

Den har flera funktioner:

medan den deoxiderar, kan den komplettera kisel och justera sammansättningen av stål/järn (såsom att förbättra stålets hållfasthet och gjutningsprestanda för gjutjärn), och därmed uppnå "ett material för flera användningsområden".