Ферросилиций является одним из самых объемных ферросплавов, производимых в промышленности, и причина в том, что один и тот же материал выполняет несколько различных функций в производстве металлов. Это раскислитель, легирующая добавка, восстановитель и модификатор, в зависимости от того, где в технологическом процессе он используется и при каком содержании кремния. Понимание того, какая функция покупается, является основой выбора сорта и метода сложения.
Раскисление в сталеплавильном производстве
Ферросилиций является важным раскислителем в сталелитейной промышленности. Его применяют как для дисперсионного раскисления, при котором растворенный кремний реагирует с растворенным кислородом с образованием кремнезема, который поглощается шлаком, так и для диффузионного раскисления, при котором активность кислорода в металле снижается за счет шлаковой фазы. Поскольку реакция является экзотермической, добавка поддерживает температуру в ковше, что важно, когда последующая разливка имеет узкое окно перегрева. Стандартная марка стали — FeSi75 с максимальным содержанием алюминия 1,5% согласно GB/T 2272, а соответствующая международная спецификация — ISO 5445.
Легирование и его влияние на свойства стали
Кремний намеренно легируют для повышения прочности, твердости и упругости, увеличения магнитной проницаемости и уменьшения гистерезисных потерь в электротехнических сталях. Добавление кремния также влияет на стойкость к окислению и жаропрочность-. Типичное содержание кремния в сталях семейства показано ниже; это обычные производственные диапазоны, а не пределы спецификации, и фактические требования всегда определяются применимым стандартом на продукцию.
| Стальная семья | Типичное содержание кремния | Причина добавления |
|---|---|---|
| Общая углеродистая сталь | от 0,15 до 0,35 % | Остаток раскисления |
| Конструкционная сталь | от 0,40 до 1,75 % | Баланс силы и выносливости |
| Инструментальная сталь | от 0,30 до 1,80 % | Устойчивость к отпуску и твердость |
| Пружинная сталь | от 0,40 до 2,80 % | Предел упругости и сопротивление усталости |
| Жаростойкая-стойкая сталь | от 1,00 до 3,00 % | Сопротивление окалины при температуре |
| Нержавеющая-кислотостойкая сталь | от 3,40 до 4,00 % | Устойчивость к окислению и кислоте у некоторых марок |
| Электротехническая сталь | от 2,00 до 3,00 % и выше | Магнитная проницаемость, более низкие потери в сердечнике |
Для электротехнических сталей уровень кремния контролируется в соответствии со специальным стандартом на продукцию, таким как EN 10106, где обозначение марки определяет максимальные удельные общие потери и номинальную толщину, поэтому поставщику ферросилиция приходится работать с жестким диапазоном кремния и алюминия, а не с широким диапазоном.
Восстановитель для низкоуглеродистых ферросплавов-
Ферросилиций с высоким-кремнием и родственные кремнистые сплавы используются в ферросплавной промышленности в качестве восстановителей, особенно для производства низко-углеродистых ферросплавов силикотермическим способом. В этом процессе кремний в восстановителе забирает кислород из руды или оксидного концентрата, оставляя металл с низким-углеродом и шлак, богатый кремнеземом-. Это стандартный маршрут производства низко-углеродистого ферромарганца и низко-углеродистого феррохрома, при котором поглощение углерода из углеродистого восстановителя неприемлемо.
Чугунная прививка
Ферросилиций, добавленный в чугун, действует как модификатор. Он предотвращает образование карбидов, способствует осаждению графита и, в ковком чугуне, поддерживает сфероидизацию после обработки магнием. Измеримыми эффектами являются меньшее количество холодных карбидов, больше эвтектических ячеек и более мелкая, более равномерно распределенная форма графитовых чешуек при оценке по классификационным таблицам ISO 945-1 или ASTM A247. Добавка обычно рассчитана на быстрое растворение, поэтому для внутри-поточной и внутриформовой инокуляции используются гранулированные и мелкие сорта.
Вторичное промышленное применение
Порошок ферросилиция используется в качестве плотной суспендированной среды при переработке полезных ископаемых, где суспензия мелких частиц-высокой плотности в воде обеспечивает тяжелую среду для разделения по плотности. При производстве сварочных материалов ферросилиций является стандартным компонентом составов покрытий электродов, где он служит раскислителем и источником легирования в сварочной ванне. Кремний с высоким содержанием-также используется в химической и электронной промышленности в качестве сырья для производства силикона и промежуточного продукта при получении кремния полупроводникового-класса.
Часто задаваемые вопросы
Q:Ферросилиций какой марки применяют для раскисления стали?
Ответ: FeSi75 — это обычная марка стали с минимальным содержанием кремния 75 процентов и максимальным содержанием алюминия 1,5 процента в соответствии с GB/T 2272. Более низкие марки, такие как FeSi65, используются там, где предпочтительнее более низкое содержание кремния или другая структура затрат.
Q:Сколько кремния содержится в обычной углеродистой стали?
Ответ: Типичный остаточный уровень после раскисления составляет от 0,15 до 0,35 процента. Конструкционные стали обычно содержат от 0,40 до 1,75 процента, а электротехнические стали - от 2 до 3 процентов и более, где кремний является преднамеренной легирующей добавкой.
Q:Почему ферросилиций используется для производства низкоуглеродистых-ферросплавов?
Ответ: Потому что кремний может восстанавливать оксид руды без введения углерода. Пути сокращения выбросов углерода-приведут к повышению содержания углерода в продукте выше норматива с низким-углеродом.
Q:Можно ли использовать одну и ту же марку ферросилиция для стали и чугуна?
О: Часто да, но размеры различаются. В сталелитейном производстве обычно используются кусковые материалы для добавления в печь или ковш, в то время как литейные заводы предпочитают гранулированный или мелкий материал для модифицирования, поэтому для этих двух видов применения обычно используются частицы с разным размером частиц.
Q:Что такое порошок ферросилиция, используемый для внешней металлургии?
О: Основное применение в не-металлургической сфере — это суспензия тяжелой среды при переработке полезных ископаемых, где мелкий порошок высокой-плотности в воде используется для разделения-по плотности. Покрытия сварочных электродов являются вторым важным применением порошков.
