Kaj je fero silicij?
Fero silicij je železova -silicijeva zlitina, proizvedena s karbotermično redukcijo kremena (SiO₂) z ogljikovimi reducenti v potopljenih elektroobločnih pečeh. Komercialni razredi imajo nominalno vsebnost silicija med približno 15 % in 90 %, pri čemer so najpogostejši metalurški razredi FeSi 45, FeSi 65, FeSi 70, FeSi 72 in FeSi 75. Njegova vrednost v metalurgiji izhaja iz močne afinitete silicija za kisik in njegove sposobnosti spreminjanja strukture železa in jekla: silicij odstrani raztopljeni kisik iz staljene kovine, poveča trdnost in trdoto jekla ter spremeni način, kako se obarja ogljik v litem železu.
Izdelava jekla: deoksidacija in legiranje
Pri proizvodnji jekla se ferosilicij dodaja v lonec kot deoksidant. Kisik, raztopljen v staljenem jeklu, reagira s silicijem, da nastane silicijev dioksid (SiO₂), ki plava v žlindri in preprečuje nastanek luknjic, luknjic in oksidnih vključkov, ki bi sicer oslabili končni izdelek. FeSi 75 je najpogosteje uporabljen razred za to obremenitev, ker njegova visoka vsebnost silicija zagotavlja močno deoksidacijo na kilogram dodane zlitine. Poleg deoksidacije je silicij sam po sebi legirni element: poveča mejo tečenja, trdoto in odpornost proti obrabi ogljikovega jekla, legiranega jekla in nerjavnega jekla ter izboljša magnetne lastnosti v električnih razredih. V trdnih in delno trdnih jeklih silicij nadzoruje tudi aktivnost ogljika med strjevanjem, kar daje čistejšo zrnato strukturo.
Livarne litega železa: grafitizacija in fluidnost
Pri proizvodnji sive in nodularne litine ferosilicij deluje kot cepivo in sredstvo za grafitizacijo. Dodan tik pred vlivanjem zagotavlja jedra, ki spodbujajo obarjanje ogljika v obliki grafita in ne v obliki trdega, krhkega cementita (belo železo). Rezultat je finejši grafit, zmanjšano ohlajanje v tankih delih in bolj dosledne mehanske lastnosti po celotnem ulitku. Silicij prav tako poveča pretočnost staljenega železa, kar livarnam pomaga pri polnjenju zapletenih kalupov in izdelavi ulitkov s tanko-steno-brez napak. Livarski inokulanti so običajno narejeni iz FeSi 75 z nadzorovano vsebnostjo kalcija in aluminija, ki se pogosto dobavljajo v tesno velikih frakcijah, kot so 0,2-0,7 mm, 1-3 mm ali 3-8 mm za dosledno kinetiko raztapljanja.
Proizvodnja magnezija: Pidgeon proces
Fero silicij je ključno redukcijsko sredstvo v procesu Pidgeon, prevladujoči poti za proizvodnjo kovinskega magnezija iz žganega dolomita. V tem-postopku visokotemperaturne vakuumske retorte silicij iz FeSi 75 reagira z magnezijevim oksidom pri približno 1150–1200 stopinjah, pri čemer se sprostijo magnezijeve pare, ki se kondenzirajo in vlijejo v ingote. Vsaka tona kovinskega magnezija običajno porabi precejšnjo količino fero silicija, zaradi česar je FeSi eden največjih spremenljivih stroškov za proizvajalce magnezija. Enaka redukcijska moč silicija se izkorišča v drugih aplikacijah v ekstraktivni metalurgiji, vključno s proizvodnjo nekaterih ferolegur in posebnih kovin.
Varilne elektrode in elektro jekla
Fero silicij se uporablja za izdelavo prevlek in talil za varilne elektrode, kjer njegovo legirno in deoksidacijsko vedenje stabilizira oblok in nadzoruje sestavo kovine zvara. Je tudi surovina za silicijeva električna jekla, ki se uporabljajo v transformatorjih, motorjih in generatorjih: silicij zviša električno upornost in zmanjša izgube-vrtinčnih tokov ter izboljša energetsko učinkovitost. Pri teh aplikacijah sta nadzor čistosti in dosledna velikost delcev pomembnejša kot pri običajnih vrstah jekla.
Izbira pravega razreda FeSi
Izbira razreda se začne z zahtevano dostavo silicija na tono taline. FeSi 45 (približno 41-47% Si) je cenejša možnost za množično dezoksidacijo, kjer ni potreben visok prevzem silicija. FeSi 65 in FeSi 70 ustrezata legirnim nalogam z zmernimi silicijevimi tarčami. FeSi 72 in FeSi 75 zagotavljata največ silicija na enoto teže, kar zmanjšuje dodatke zlitin, prenos žlindre in vnos nečistoč, zato FeSi 75 prevladuje pri inokulaciji in zmanjšanju magnezija. Velikost grude je enako pomembna: 10–50 mm in 50–100 mm kepe so primerne za dodajanje v lonec in polnjenje peči, medtem ko se drobni deli in praški uporabljajo za briketiranje, brizganje ali sintranje.
pogosta vprašanja
V1: Je fero silicij enak kovinskemu siliciju?
Ne. Fero silicij je železo-silicijeva zlitina (običajno 45-80 % Si z železom kot preostalo), medtem ko je kovinski silicij veliko čistejši izdelek (98-99,9 % Si), ki se uporablja v aluminijevih zlitinah, kemikalijah in elektroniki. Oba v večini aplikacij nista zamenljiva.
V2: Zakaj je FeSi 75 najpogostejši razred?
FeSi 75 uravnoteži visoko vsebnost silicija s praktičnim obnašanjem pri taljenju in ceno. Njegova približno 72–80 % vsebnost silicija poveča količino dobavljenega aktivnega silicija na tono, kar zmanjša skupno porabo zlitine pri deoksidaciji, inokulaciji in redukciji magnezija.
V3: Ali se lahko ferosilicij uporablja kot redukcijsko sredstvo zunaj proizvodnje magnezija?
ja Silicij reducira kovinske okside v več ekstrakcijskih postopkih. V praksi se ferosilicij uporablja v proizvodnji drugih ferozlitin in v nekaterih specializiranih poteh redukcije kovin, čeprav postopek Pidgeon ostaja največji posamezen porabnik FeSi kot reducenta.
V4: V kakšnih velikostih je na voljo fero silicij?
Običajne oblike vključujejo kepe velikosti 0-1 mm, 1-3 mm, 3-8 mm, 10-50 mm in 50-100 mm ter drobne drobce za briketiranje. Prava velikost je odvisna od metode dodajanja: dodajanje z zajemalko daje prednost 10-50 mm, medtem ko cepljenje in vbrizgavanje daje prednost drobnejšim frakcijam.
V5: Kako naj se hrani fero silicij?
Hranite ga na suhem in stran od virov vlage. Moker FeSi lahko ob stiku s staljeno kovino ustvari vodik, kar poveča tveganje za poroznost jekla in ulitkov. Hraniti v pokritih, prezračevanih skladiščih na paletah, embalažo do uporabe hraniti zaprto.