Deoksidacinis gebėjimasferosilicisiš esmės yra dėl didelio silicio reaktyvumo su deguonimi ir produktų stabilumo. Konkretus mechanizmas yra toks:
Stipraus deguonies afiniteto termodinaminis pagrindas:
Cheminės reakcijos laisvoji energija tarp silicio (Si) ir deguonies (O) yra labai maža (2SiO + O₂=2SiO₂, ΔG₂₀₀₀K=-1520kJ/mol), daug mažesnė nei tarp geležies ir deguonies (2Fe + O₂{6}ΔG02₂₂₂, F=-540kJ/mol). Tai reiškia, kad aukštoje temperatūroje silicis pirmiausia susijungia su deguonimi, iš esmės pašalindamas deguonį iš išlydyto plieno / geležies.
Lengvas reakcijos produktų pašalinimas:
Silicis reaguoja su deguonimi ir susidaro silicio dioksidas (SiO₂), kurio lydymosi temperatūra yra 1713 laipsnių. Išlydytame pliene (1500–1600 laipsnių) jis egzistuoja kaip kietos dalelės, kurių tankis (2,65 g/cm³) yra daug mažesnis nei išlydyto plieno (7,8 g/cm³). Jis greitai plūduriuoja ant išlydyto plieno paviršiaus ir pašalinamas kartu su šlaku, todėl efektyviai atskiriamas deguonis.
Aukštos{0}}temperatūros stabilumas užtikrina visišką reakciją:
Silicio lydymosi temperatūra yra 1410 laipsnių, o ferosilicio lydinių (pvz.FeSi75) lydymosi temperatūra yra maždaug 1 200 laipsnių, žemesnė už plieno gamybos / liejimo aukštos temperatūros aplinką (1 500–1 600 laipsnių). Įdėjus FeSi greitai tirpsta, todėl silicio atomai gali visiškai išsisklaidyti ir visiškai reaguoti su deguonimi, išvengiant nepilnos vietinės deoksidacijos.
Pagrindinės ferosilicio deoksidaciją palaikančios charakteristikos
Didelis silicio kiekis padidina deoksidacijos pajėgumą:
Dažniausiai naudojamos pramoninės ferosilicio rūšys yra FeSi75 (silicio kiekis 72%-80%) irFeSi65(silicio kiekis 60 %-65 %). Kuo didesnis silicio kiekis, tuo didesnis deoksidacijos efektyvumas ferosilicio masės vienetui. Pavyzdžiui, 1 kg ferosilicio 75% iš išlydyto plieno gali pašalinti maždaug 0,4 kg deguonies, o tai 1,5–2 kartus daugiau nei mažai silicio turinčių lydinių.
Reakcijos greitis pritaikytas metalurgijos procesams:
Reakcijos tarp silicio ir deguonies greitis didėja didėjant temperatūrai. Esant aukštesnei nei 1500 laipsnių temperatūrai, reakcija gali būti baigta per kelias minutes, o tai atitinka plieno gamybos proceso reikalavimus „greitai deoksidacijai ir sutrumpinti lydymosi ciklai“, išvengiant antrinės išlydyto plieno oksidacijos dėl pernelyg ilgo deoksidacijos laiko.
Nėra kenksmingų priemaišų:
Pagrindiniai ferosilicio komponentai yra tik silicis ir geležis, be kenksmingų elementų, tokių kaip siera ir fosforas (pramoniniam -75# laipsnio FeSi reikalingas S Mažiau arba lygus 0,05%, P Mažiau arba lygus 0,04%). Deoksidacijos metu jis neužteršia išlydyto plieno, užtikrinant metalo medžiagos grynumą.
Ferosilicio deoksidacijos praktinis pritaikymas ir poveikis
Pagrindinė deoksidacija plieno gamyboje:
Plieno gamyboje keitikliuose ir elektrinėse lankinėse krosnyse ferosilicio lydinys dažnai naudojamas kartu su feromanganu ir aliuminiu („ferosilicio -mangano išankstinis-deoksidavimas + galutinis aliuminio deoksidavimas“). 75% ferosilicio priedas paprastai sudaro 0,3–0,8% išlydyto plieno masės, todėl išlydyto plieno deguonies kiekis gali sumažėti nuo 80–100 ppm iki 30–50 ppm, sumažinant oksidų intarpus ir pagerinant plieno kietumą bei apdirbamumą.
Liejyklų deoksidacija:
Gaminant kaliojo ir pilkojo ketaus, fesi lydinys gali vienu metu pasiekti ir deoksidacijos, ir inokuliacijos poveikį. Pridėjus 0,2%-0,5% FeSi 75, iš išlydytos geležies galima pašalinti deguonį (neleidžiant susidaryti oksidų inkliuzams, turintiems įtakos grafito sferoidizacijai) ir skatinant grafito nusodinimą, taip pagerinant liejinių mechanines savybes.
Specialus lydinio deoksidavimas:
Gaminant nerūdijantį plieną ir mažai{0}}legiruotą plieną, naudojantžemo-aliuminio ferosilicio(Al Mažiau arba lygus 1%) gali užkirsti kelią AlN inkliuzų susidarymui aliuminio reaguojant su azotu pliene, užtikrinant lydinio atsparumą korozijai ir suvirinamumą.
Pagrindiniai veiksniai, turintys įtakos ferosilicio deoksidacijos efektui
Ferosilicio klasės pasirinkimas:
Didelių -reikalavimų plieno rūšims (pvz., guolių plienui ir spyruokliniam plienui) geriau naudoti FeSi75, kad būtų užtikrintas kruopštus deoksidavimas; įprasto anglinio plieno FeSi65 gali būti naudojamas siekiant subalansuoti kainą ir poveikį.
Papildymo laikas ir būdas:
Jis turėtų būti pridedamas prieš išlydyto plieno sriegimo procesą arba jo metu, kad būtų išvengta priešlaikinio įpylimo, dėl kurio šlakas oksiduotų silicio; didelėse elektrinėse krosnyse gali būti naudojamas „srauto{0}}papildomas“ metodas, kad būtų užtikrintas kruopštus ferosilicio ir išlydyto plieno sumaišymas.
Plieno temperatūros valdymas:
Kai temperatūra yra žemesnė nei 1400 laipsnių, reakcijos greitis tarp silicio ir deguonies žymiai sumažėja. Būtina užtikrinti, kad plieno temperatūra nenukristų žemiau 1500 laipsnių, kad nesumažėtų deoksidacijos efektyvumas.
Šlako elementarumo atitikimas:
Kai šlako šarmingumas (CaO/SiO₂) reguliuojamas tarp 1,8 ir 2,2, tai skatina SiO₂ ir CaO derinį, kad susidarytų kalcio silikato (CaSiO₃) šlakas, sumažinamas SiO₂ re{2}tirpimas į plieną ir pagerinamas deoksidacijos stabilumas.
Ferosilicio deoksidacijos pranašumai ir pramoninė vertė
Didelis sąnaudų{0}}efektyvumas:
Ferosilicio deoksidacijos kaina yra tik 1/3–1/2 aliuminio, be to, jis yra plačiai prieinamas, todėl tai yra ekonomiškiausias deoksidatorius pramoninėje{4}} gamyboje.
Stiprus proceso prisitaikymas:
Jis gali būti pritaikytas įvairiai metalurginei įrangai, pavyzdžiui, keitikliams, elektrinėms krosnims ir liejykloms, nereikalaujant papildomų proceso modifikacijų ir yra lengvai valdomas.
Jis turi keletą funkcijų:
Deoksiduodamas jis gali papildyti silicį ir pakoreguoti plieno/geležies sudėtį (pvz., pagerinti plieno stiprumą ir ketaus liejimo charakteristikas), taip išgaunant „vieną medžiagą, skirtą įvairiems tikslams“.
