1. Раскисление – удаление вредного кислорода
Во время производства стали кислород остается растворенным в расплавленной стали. Если его не удалить, он вызывает пористость, хрупкость и плохие механические свойства. Ферросиликон действует как мощныйраскислитель. Кремний имеет высокое сродство к кислороду, образуя диоксид кремния (SiO₂), который всплывает на поверхность в виде шлака. Для типичной углеродистой стали требуется 0,1–0,3% кремния, тогда как для более высоких марок требуется больше кремния. Без ферросилиция производство чистой и прочной стали было бы практически невозможно.
2. Легирующий элемент – улучшение механических свойств.
Помимо раскисления, кремний является ключевым факторомлегирующий элементкак в стали, так и в чугуне:
В стали:Кремний повышает прочность, твердость, эластичность и устойчивость к окислению. Пружинные стали (например, 55Si7) содержат 1,5–2,2% кремния для обеспечения высокого предела текучести. В электротехнических сталях (кремниевых сталях) используется 1–4,5% кремния для уменьшения гистерезисных потерь и улучшения магнитной проницаемости.
В чугуне:Кремний способствует образованию графита, контролирует содержание карбидов и повышает текучесть. Серый чугун обычно содержит 1,5–2,5% кремния, а ковкий чугун — 2,0–3,0% в зависимости от толщины сечения.
3. Инокуляция – контроль микроструктуры
В литейном производстве ферросилиций (особенно марки с высоким-кремнием, содержащим кальций и алюминий) используется в качествеинокулянткак для серого, так и для ковкого чугуна. Добавление 0,1–0,3% FeSi непосредственно перед отливкой увеличивает количество мест зародышеобразования графита, в результате чего графит становится более мелким и равномерно распределенным. Это исключает отбел (твердые карбиды) в тонких сечениях, улучшает обрабатываемость и повышает прочность на разрыв на 10–20%.
4. Типичные марки и области применения
| Оценка | Содержание кремния | Основное использование |
|---|---|---|
| ФеСи 75% | 75% Si | Стандартные раскислители и легирующие добавки для стали. |
| ФеСи 65% | 65% Si | Экономически-эффективная альтернатива модифицированию чугуна |
| ФеСи 45% | 45% Си | Приложения более низкого-класса, часто из переработанных материалов. |
| FeSi высокой-чистоты | 75–90% Si | Электротехнические стали, специальные сплавы (с низким содержанием Al, Ca, Ti) |
5. Производственный процесс
Ферросилиций производится в печах с погруженной дугой с использованием кварца (SiO₂), источников железа (окалина, лом) и углеродных восстановителей (кокс, уголь). Реакция потребляет примерно 8 000–9 000 кВтч на тонну, поэтому стоимость энергии является основным фактором. На долю Китая приходится более 70% мирового производства FeSi, за ним следуют Россия, Норвегия и Бразилия.
Заключение
От раскисления жидкой стали до укрепления пружин, улучшения магнитных свойств и модифицирования чугуна, ферросилиций используется почти в каждой тонне металла, производимого во всем мире. Его универсальность и важные функции объясняют, почему он остается одним из наиболее потребляемых ферросплавов в мире, годовое производство которого превышает 7 миллионов метрических тонн.
Короче говоря: без ферросилиция современное производство стали и чугуна потеряет эффективность, качество и стабильность.
