Ферросилиций применяется в сталелитейной промышленности в качестве раскислителя. В процессе производства стали для удаления вредных примесей, таких как углерод и сера, из расплавленного чугуна, кислород вводится с помощью таких методов, как продувка кислородом или добавление окислителей. Вообще говоря, целью продувки кислородом является окисление таких элементов, как углерод, кремний, марганец, фосфор и сера в расплавленном железе, с образованием газов или оксидов с более высокой температурой плавления. Это снижает неблагоприятное воздействие этих пяти элементов на состав стали и использует тепло, выделяющееся при окислении, для повышения температуры расплавленного железа. Однако этот процесс постепенно увеличивает содержание кислорода в стали, преимущественно в форме FeO. Неудаление кислорода из стали отрицательно влияет на механические свойства литой стальной заготовки.
Кроме того, сам кислород создает ряд недостатков при производстве стали:
- Кислород является одной из основных причин газовой пористости литых стальных деталей. Во время затвердевания стали растворимость кислорода значительно снижается с понижением температуры, в результате чего выделившийся кислород вступает в реакцию с углеродом в стали, образуя пузырьки CO, которые могут образовывать поры, если попадают в сталь.
- Чрезмерное содержание кислорода в расплавленной стали усугубляет склонность к горячему растрескиванию литой стали. Это связано с тем, что FeO при их встрече образует эвтектику (FeO·FeS) с FeS, которая имеет низкую температуру плавления (940 градусов) и имеет тенденцию распределяться в виде тонкой пленки вдоль границ зерен, тем самым способствуя горячему растрескиванию.
- Кислород также является основным элементом, способствующим образованию неметаллических включений. Он может вступать в реакцию с различными элементами, образуя оксидные включения, которые, оставаясь в стали, снижают ее эксплуатационные характеристики.
Чтобы смягчить эти проблемы, необходимо раскисление после удаления примесей из расплавленного железа. Раскислители обычно включают сплавы железа, содержащие такие элементы, как кремний, марганец, алюминий и кальций, выбранные из-за их сильного сродства с кислородом. В процессе производства стали ферросилиций используется в сталелитейной промышленности в качестве важнейшего раскислителя из-за его сильного сродства с кислородом. При добавлении кремнистого железа в процессе выплавки стали происходит следующая реакция раскисления:
2FeO + Si=2Fe + SiO₂
Кремнезем, образующийся после раскисления, легче расплавленной стали и плавает на поверхности, проникая в шлак и эффективно удаляя кислород из стали. Этот процесс существенно повышает прочность, твердость и эластичность стали, улучшает ее магнитные свойства, снижает гистерезисные потери в трансформаторной стали.
На практике существуют два основных метода раскисления расплавленной стали:
- Диффузионное раскисление использует диффузионное поведение кислорода в расплавленной стали, где порошковые раскислители, такие как углеродный порошок,порошок ферросилиция, порошок кремния кальция,Алюминиевый порошок и порошок карбида кальция распределяются по поверхности шлака в период восстановления рафинирования. Этот метод снижает содержание кислорода в шлаке и нарушает баланс растворимости кислорода между шлаком и расплавленной сталью, способствуя диффузии кислорода из расплавленной стали в шлак.
- Раскисление осадков включает непосредственное добавление крупных раскислителей, таких какферросилициевые блокив расплавленную сталь, где они реагируют с FeO и выпадают в осадок. По времени образования продуктов раскисления они подразделяются на первичные (образующиеся сразу при добавлении раскислителей в печь или ковш), вторичные (образующиеся в уже раскисленной стали до ее остывания до линии ликвидуса) и третичные (образующиеся в процессе затвердевания между ликвидусом и солидусом). линии).
Эти продукты раскисления в совокупности улучшают качество и эксплуатационные характеристики стали.
