Išsami 70–75 % silicio kiekio ferosilicio lydinio analizė

Plienas, kaip kertinis šiuolaikinės pramonės akmuo, plačiai naudojamas statybose, transporte, energetikoje, mašinų gamyboje ir kitose srityse. Nuo aukštų dangoraižių iki greitųjų-traukinių, nuo didelių krovininių laivų iki sudėtingos technikos – plienas yra visur ir palaiko šiuolaikinės visuomenės veiklą. Neperdedame sakyti, kad be plieno šiuolaikinės pramonės plėtra būtų itin sunki. Sudėtingame plieno lydymo procese silicio kiekis yra 70–75%.ferosilicio lydinysvaidina lemiamą vaidmenį, tikrai yra už{0}}užkulisių- herojus. Nors atrodo įprastas, jis vaidina pagrindinį vaidmenį plieno kokybei ir eksploatacinėms savybėms, tiesiogiai įtakojantis jo taikymą įvairiose srityse.

(I) Sudėtis ir charakteristikos

Kaip rodo pavadinimas, pagrindiniai 70–75% silicio turinčio fesi lydinio komponentai yra silicis (Si) ir geležis (Fe). Šio tipo lydiniuose silicio kiekis patenka į kritinį 70–75 % diapazoną, kaip matyti iš įprastų lydinių, tokių kaipferosilicis 70, ferosilicis 72, irferosilicis 75. Likusią dalį daugiausia sudaro geležis ir nedideli kiekiai kitų elementų, tokių kaip aliuminis (Al), kalcis (Ca) ir manganas (Mn). Nors šie mikroelementai sudaro nedidelį procentą, jie daro didelę įtaką lydinio savybėms.

(II) Gamybos proceso apžvalga

70 % -75 % silicio turinčių ferosilicio lydinių gamybos procesas yra sudėtingas ir subtilus procesas, šiuo metu daugiausia naudojamas elektrinis lydymas krosnyse. Žaliavos daugiausia apima silicio dioksidą, koksą ir plieno laužą. Silicio dioksidas yra pagrindinis silicio šaltinis, kuriam reikalingas didelis silicio dioksido (SiO₂) kiekis, paprastai didesnis nei 97%, kad lydiniui būtų pakankamai silicio. Koksas, kaip reduktorius, atlieka lemiamą vaidmenį lydymo procese, nes jame reikalingas didelis pastoviosios anglies kiekis ir mažas pelenų bei lakiųjų medžiagų kiekis; Paprastai fiksuotas anglies kiekis turi siekti daugiau nei 85%, kad būtų veiksmingai sumažintas silicio kiekis iš silicio dioksido esant aukštai temperatūrai. Plieno laužas suteikia lydiniui geležies, taip pat padeda koreguoti jo sudėtį ir savybes.

Gamybos metu žaliavos pirmiausia turi būti{0}}apdorotos. Silicio dioksidas susmulkinamas iki tinkamo dydžio, kad būtų užtikrinta pakankama reakcija lydymosi metu. Koksą taip pat reikia sijoti ir apdoroti, kad būtų pašalintos priemaišos ir būtų užtikrinta stabili kokybė. Tada silicio dioksidas, koksas ir plieno laužas sumaišomi tam tikru santykiu, kurį reikia tiksliai apskaičiuoti pagal tikslinio ferosilicio lydinio sudėtį ir faktines žaliavų sąlygas. Paruoštos žaliavos supilamos į elektrinę krosnį. Aukštoje temperatūroje koksas ir silicio dioksidas vyksta redukcijos reakcija, silicio dioksidas silicio dioksidas redukuojamas į elementinį silicį. Tada šis elementinis silicis susilieja su geležimi plieno lauže, palaipsniui sudarydamas ferosilicio lydinį. Kai lydinys pasiekia iš anksto nustatytą sudėtį ir temperatūrą, jis pašalinamas iš elektrinės krosnies, išliejamas ir atšaldomas, kad būtų gautas norimas 70–75 % silicio ferosilicio lydinio produktas.

(I){0}}Išsami deoksidacijos principo analizė

Plieno gamybos procese išlydytame pliene esantis deguonis yra vienas iš pagrindinių veiksnių, turinčių įtakos plieno kokybei. Per didelis deguonies kiekis gali sukelti defektų, tokių kaip poringumas ir laisvumas kietėjimo metu, todėl sumažėja plieno stiprumas, kietumas ir atsparumas korozijai. Ferosilicio lydinys, turintis 70–75% silicio, kaip deoksidatorius, gali veiksmingai pašalinti deguonį iš išlydyto plieno. Jo deoksidacijos principas pagrįstas chemine reakcija tarp silicio ir deguonies.

Kai ferosilicio lydinys pridedamas prie išlydyto plieno, silicis (Si) chemiškai reaguoja su išlydytame pliene esančiu deguonimi. Šioje reakcijoje silicio atomai susijungia su deguonies atomais ir sudaro silicio dioksidą (SiO₂). Silicio dioksidas turi aukštą lydymosi temperatūrą, paprastai apie 1710 laipsnių, ir yra kietos arba skystos būsenos išlydyto plieno temperatūroje. Kadangi silicio dioksidas yra mažiau tankus nei išlydytas plienas, jis palaipsniui plūduriuoja ant išlydyto plieno paviršiaus, veikiamas maišymo ir plūdrumo, patekdamas į šlaką ir taip pasiekdamas plieno deoksidaciją.

(II) Reikšmingi pranašumai, palyginti su kitais deoksidatoriais

Plieno gamyboje, be ferosilicio lydinių, kuriuose yra 70–75 % silicio, dažniausiai naudojami deoksidatoriai yra feromanganas ir aliuminis. Lyginant su šiais deoksidatoriais, ferosilicio lydiniai turi daug reikšmingų pranašumų.

Ferosilicio lydiniai turi stipresnį deoksidacinį gebėjimą.

Esant 1600 laipsnių išlydyto plieno temperatūrai, silicio deoksidacijos konstanta yra santykinai maža, o tai reiškia, kad silicis turi didesnį giminingumą deguoniui ir gali veiksmingiau sujungti ir pašalinti iš išlydyto plieno deguonį. Atitinkami eksperimentiniai duomenys rodo, kad tomis pačiomis sąlygomis ferosilicio lydinio deoksidacijos efektyvumas yra 20–30 % didesnis nei feromangano. Be to, ferosilicio lydinys greičiau reaguoja su deguonimi, per trumpesnį laiką sumažindamas deguonies kiekį išlydytame pliene ir pagerindamas gamybos efektyvumą.

Ferosilicio lydinys turi išlaidų pranašumą.

Feromangano gamybos procesas yra gana sudėtingas, o žaliavos sąnaudos didesnės, todėl kaina yra gana brangi. Nors aliuminis, kaip deoksidatorius, pasižymi stipriomis deoksidacinėmis savybėmis, jo aukšta kaina ir polinkis eikvoti naudojant didina gamybos sąnaudas. Priešingai, ferosilicio lydinys turi gana brandų gamybos procesą, plačiai prieinamas žaliavas ir gana stabilią bei nebrangią kainą. Remiantis rinkos kainų statistika, ferosilicio lydinio kaina paprastai yra 10–20% mažesnė nei feromangano ir 30–50% mažesnė nei aliuminio. Tai leidžia plieno įmonėms efektyviai sumažinti gamybos sąnaudas ir pagerinti ekonominį efektyvumą naudojant ferosilicio lydinį kaip deoksidatorių.

Kiti ferosilicio lydinio privalumai

Įtraukite išlydyto plieno kokybės gerinimą deoksidacijos metu. Silicis yra efektyvus legiravimo elementas. Kai į išlydytą plieną pridedamas ferosilicio lydinys, be deoksidacijos, likęs silicis ištirps pliene, padidindamas plieno stiprumą, kietumą ir elastingumą.

Plieno gamybos srityje ferosilicio lydiniai su 70–75 % silicio turi nepakeičiamą vaidmenį gaminant įvairių rūšių plieną dėl savo unikalių savybių.

 Konstrukcinio plieno gamyboje, kuris plačiai naudojamas statybose, tiltų ir mašinų gamyboje, keliami griežti tvirtumo ir kietumo reikalavimai. Pridėjus ferosilicio lydinių su 70–75 % silicio, žymiai pagerėja konstrukcinio plieno stiprumas ir kietumas. Kai į išlydytą plieną dedama ferosilicio lydinių, silicio elementas ištirpsta pliene, sudarydamas kietą tirpalą su geležies atomais, taip gamindamas kietą tirpalą, sustiprinantį ir padidindamas plieno stiprumą. Silicis taip pat rafinuoja plieno grūdelius, todėl plieno mikrostruktūra tampa tolygesnė ir taip padidinamas plieno kietumas.

 Įrankių plienas daugiausia naudojamas įvairių pjovimo įrankių, formų ir matavimo įrankių gamybai, su itin aukštais kietumo ir atsparumo dilimui reikalavimais. Ferosilicio lydiniai, kuriuose silicio yra 70–75 %, atlieka pagrindinį vaidmenį įrankinio plieno gamyboje, efektyviai didindami įrankių plieno kietumą ir atsparumą dilimui. Silicis gali susijungti su anglimi pliene ir sudaryti kietas fazes, tokias kaip silicio karbidas (SiC). Šios kietos fazės yra tolygiai paskirstytos plieno matricoje, kaip daugybė mažų kietų dalelių, įterptų į plieną, o tai labai pagerina plieno kietumą ir atsparumą dilimui.

 Nerūdijantis plienas plačiai naudojamas chemijos pramonėje, maisto ir medicinos srityse dėl puikaus atsparumo korozijai. 70–75 % silicio turintys ferosilicio lydiniai daugiausia naudojami nerūdijančio plieno gamyboje, siekiant pagerinti jo atsparumą korozijai. Nerūdijančio plieno silicis gali skatinti chromo (Cr) pasyvavimo efektą, sudarydamas tankesnę ir stabilesnę pasyvavimo plėvelę ant nerūdijančio plieno paviršiaus, taip padidindamas jo atsparumą korozijai.

(I) Tiksli papildymo kiekio kontrolė

Naudojant 70–75 % silicio turinčius ferosilicio lydinius, labai svarbu tiksliai kontroliuoti pridedamo kiekį. Tam reikia tiksliai apskaičiuoti išlydyto plieno deguonies kiekį ir tikslinį kiekį. Faktinėje gamyboje tikslus deguonies kiekis išlydytame pliene gali būti matuojamas naudojant plieninį deguonies nustatymo prietaisą. Tada, atsižvelgiant į deoksidacijos reakcijos stechiometrinį ryšį ir plieno rūšies silicio kiekio reikalavimus, nustatomas pridedamo ferosilicio lydinio kiekis.

Jei pridedama per daug ferosilicio lydinio, silicio kiekis pliene viršys standartą. Tai gali sukelti šalto plieno trapumą, žymiai sumažinant jo kietumą esant žemai temperatūrai ir dėl to jis gali lūžti. Per didelis silicio kiekis taip pat gali padidinti plieno kietumą, sumažinti jo plastiškumą ir kietumą bei paveikti jo apdirbimo našumą, pvz., dėl to jis gali įtrūkti valcavimo ir kalimo metu.

Jei silicio pridedama per mažai, išlydyto plieno deoksidacija bus nepilna. Likęs deguonis išlydytame pliene reaguos su kitais elementais ir sudarys oksidų intarpus, kurie sumažins plieno stiprumą, kietumą ir atsparumą nuovargiui. Tai taip pat gali sukelti defektų, tokių kaip poringumas ir laisvumas kietėjimo proceso metu, o tai turi įtakos plieno kokybei ir išvaizdai.

(II) Svarbi temperatūros įtaka

Temperatūra yra vienas iš pagrindinių veiksnių, turinčių įtakos ferosilicio lydinių, kuriuose silicio kiekis yra 70–75%, deoksidacijos efektui. Deoksidacija yra cheminė reakcija, kuriai reikalinga tinkama temperatūra. Paprastai 1580–1650 laipsnių plieno temperatūros diapazone reakcija tarp ferosilicio lydinių ir deguonies išlydytame pliene yra gana baigta, todėl vyksta geresnė deoksidacija.

Kai išlydyto plieno temperatūra yra per žema, deoksidacijos reakcijos greitis žymiai sumažėja. Taip yra todėl, kad žemesnė temperatūra sumažina molekulinį aktyvumą, sumažindama silicio ir deguonies atomų susidūrimo tikimybę, todėl reakcijai sunku vykti sklandžiai.

Per aukšta temperatūra taip pat kenkia deoksidacijos reakcijai. Viena vertus, dėl pernelyg aukštų temperatūrų silicio dioksidas (SiO₂) gali suskaidyti, vėl išskirdamas deguonį, o tai lemia prastesnį deoksidacijos efektą. Kita vertus, aukšta temperatūra padidins kitų išlydyto plieno elementų aktyvumą, potencialiai konkuruojantį su siliciu dėl energijos, suvartojant ferosilicio lydinį ir taip sumažinant deoksidacijos efektyvumą.

(III) Šlako fazinio apdorojimo būtinybė

Deoksidacijai naudojant ferosilicio lydinius su 70–75 % silicio, susidarys silicio dioksido (SiO₂) šlakas. Labai svarbu laiku pašalinti susidariusį silicio dioksido šlaką.

Silicio dioksido šlako buvimas kelia daug pavojų išlydyto plieno sveikatai. Jei jis nebus greitai pašalintas, jis gali įstrigti pliene ir sudaryti nemetalinius inkliuzus. Šie intarpai sutrikdo plieno mikrostruktūros tęstinumą, sumažina jo stiprumą, kietumą ir atsparumą nuovargiui. Inkliuzai taip pat gali veikti kaip įtrūkimų atsiradimo vietos, nesunkiai suaktyvina įtrūkimų plitimą ir, veikiant išorinėms jėgoms, gali sugesti plienas.

Silicio šlakas taip pat veikia išlydyto plieno sklandumą. Tai padidina plieno klampumą, todėl liejimo metu sunku užpildyti formą, todėl lengvai atsiranda defektų, tokių kaip nepilnas užpildymas ir šaltas uždarymas, o tai turi įtakos liejinių kokybei. Dėl prasto sklandumo kai kuriose vietose liejant dideles ir sudėtingas dalis gali būti nepilnai užpildytos, gali susidaryti tuštumos arba defektai, dėl to sumažėja išeiga.

Šiuo metu ferosilicio lydinių rinka yra didelė ir stabili, o Kinija užima dominuojančią padėtį pasaulyje. Tačiau tobulėjant „dvigubos-anglies dioksido“ strategijai ir pasikeitus vartotojų pramonės poreikiams, pramonė susiduria su naujomis plėtros galimybėmis ir iššūkiais. Ateityje technologinės naujovės taps pagrindine pramonės plėtros varomąja jėga, o ekologiški, mažai anglies dioksido į aplinką išskiriantys ir didelio našumo-ferosilicio lydinio produktai taps pagrindine rinkos dalimi.