Il ferrosilicio è una delle ferroleghe prodotte a livello industriale con i maggiori volumi e il motivo è che lo stesso materiale svolge diverse funzioni nella produzione dei metalli. È un disossidante, un additivo di lega, un agente riducente e un inoculante, a seconda di dove viene utilizzato nel flusso del processo e del contenuto di silicio. Capire quale funzione si sta acquistando è la base per selezionare un grado e un metodo di addizione.
Disossidazione nella produzione dell'acciaio
Il ferrosilicio è un disossidante essenziale nell'industria siderurgica. Viene utilizzato sia per la disossidazione per precipitazione, dove il silicio disciolto reagisce con l'ossigeno disciolto per formare silice che viene assorbita nelle scorie, sia per la disossidazione per diffusione, dove l'attività dell'ossigeno nel metallo viene ridotta attraverso la fase delle scorie. Poiché la reazione è esotermica, l'aggiunta supporta la temperatura della siviera, che è importante quando la colata a valle ha una finestra di surriscaldamento ristretta. Il grado standard per la produzione dell'acciaio è FeSi75 con un massimo di alluminio dell'1,5% secondo GB/T 2272 e la corrispondente specifica internazionale è ISO 5445.
Lega e suoi effetti sulle proprietà dell'acciaio
Il silicio è deliberatamente legato per aumentare la resistenza, la durezza e la risposta elastica, per aumentare la permeabilità magnetica e per ridurre la perdita di isteresi negli acciai elettrici. L'aggiunta di silicio influisce anche sulla resistenza all'ossidazione e sulla resistenza alle alte-temperature. Di seguito sono riportati i contenuti tipici di silicio per famiglia di acciaio; si tratta di normali intervalli di produzione piuttosto che di limiti di specifica e la norma di prodotto applicabile regola sempre il requisito effettivo.
| Famiglia d'acciaio | Contenuto tipico di silicio | Motivo dell'aggiunta |
|---|---|---|
| Acciaio al carbonio generale | dallo 0,15 allo 0,35% | Residuo di disossidazione |
| Acciaio strutturale | dallo 0,40 all'1,75% | Equilibrio tra forza e tenacità |
| Acciaio per utensili | dallo 0,30 all'1,80% | Resistenza alla tempra e durezza |
| Acciaio per molle | dallo 0,40 al 2,80% | Limite elastico e resistenza a fatica |
| Acciaio-resistente al calore | dall'1,00 al 3,00% | Resistenza dell'incrostazione alla temperatura |
| Acciaio inossidabile-resistente agli acidi | dal 3,40 al 4,00% | Resistenza all'ossidazione e agli acidi in alcuni gradi |
| Acciaio elettrico | dal 2,00 al 3,00 % e oltre | Permeabilità magnetica, minore perdita del nucleo |
Per gli acciai elettrici, il livello di silicio è controllato rispetto a uno standard di prodotto dedicato come EN 10106, dove la designazione del grado definisce la perdita totale specifica massima e lo spessore nominale, quindi il fornitore del ferrosilicio deve lavorare su una finestra stretta di silicio e alluminio piuttosto che su un'ampia gamma.
Agente riducente per ferroleghe a basso-carbonio
Il ferrosilicio ad alto-silicio e le relative leghe silicee vengono utilizzati nell'industria delle ferroleghe come agenti riducenti, in particolare per la produzione di ferroleghe a basso-carbonio mediante il metodo silicotermico. In questo processo il silicio nel riducente prende ossigeno dal minerale o dal concentrato di ossido, lasciando un metallo a basso-carbonio e una scoria ricca di silice-. Questo è il percorso di produzione standard per il ferromanganese e il ferrocromo a basso-carbonio e per il ferrocromo a basso-carbonio, in cui la raccolta del carbonio da un riducente del carbonio sarebbe inaccettabile.
Inoculazione della ghisa
Aggiunto alla ghisa, il ferrosilicio agisce come un inoculante. Previene la formazione di carburi, favorisce la precipitazione della grafite e, nella ghisa sferoidale, favorisce la sferoidizzazione dopo il trattamento con magnesio. Gli effetti misurabili sono meno carburi freddi, più celle eutettiche e una forma di scaglie di grafite più fine e distribuita in modo più uniforme se valutati rispetto alle tabelle di classificazione di ISO 945-1 o ASTM A247. L'aggiunta è normalmente dimensionata per dissolversi rapidamente, motivo per cui vengono utilizzati gradi granulari e fini per l'inoculazione in-stream e in-mould.
Applicazioni industriali secondarie
La polvere di ferrosilicio viene utilizzata come mezzo sospeso denso nella lavorazione dei minerali, dove una sospensione di particelle fini e ad alta-densità in acqua fornisce il mezzo pesante per la separazione della densità. Nella produzione di consumabili per saldatura, il ferrosilicio è un componente standard delle formulazioni di rivestimento degli elettrodi, dove funge da disossidante e fonte di lega nel bagno di saldatura. I gradi ad alto-silicio alimentano anche i settori chimico ed elettronico, come materia prima per la produzione di silicone e come intermedio nella preparazione del silicio di grado-per semiconduttori.
Domande frequenti
Q:Quale grado di ferrosilicio viene utilizzato per la disossidazione dell'acciaio?
R: FeSi75 è il normale grado di produzione dell'acciaio, con un contenuto minimo di silicio del 75% e un contenuto massimo di alluminio dell'1,5% secondo GB/T 2272. Gradi inferiori come FeSi65 vengono utilizzati laddove si preferisce un input di silicio inferiore o una struttura di costi diversa.
Q:Quanto silicio è presente nell'acciaio al carbonio ordinario?
R: Un livello residuo tipico dopo la disossidazione è compreso tra 0,15 e 0,35%. Gli acciai strutturali generalmente ne contengono dallo 0,40 all'1,75% e gli acciai elettrici dal 2 al 3% o più, dove il silicio è un'aggiunta intenzionale di lega.
Q:Perché il ferrosilicio viene utilizzato per produrre ferroleghe a basso-carbonio?
R: Perché il silicio può ridurre l'ossido del minerale senza introdurre carbonio. I percorsi di riduzione-basati sul carbonio aumenterebbero il contenuto di carbonio del prodotto al di sopra della specifica di basso-carbonio.
Q:È possibile utilizzare lo stesso tipo di ferrosilicio nell'acciaio e nella ghisa?
R: Spesso sì, ma la taglia è diversa. La produzione dell'acciaio generalmente utilizza pezzi per l'aggiunta in forni o siviere, mentre le fonderie preferiscono materiale granulare o fine per l'inoculazione, quindi le due applicazioni vengono solitamente fornite con specifiche di dimensioni delle particelle diverse.
Q:Cos'è la polvere di ferrosilicio utilizzata per la metallurgia esterna?
R: Il principale utilizzo non-metallurgico è come sospensione media pesante nella lavorazione dei minerali, dove la polvere fine ad alta-densità in acqua viene utilizzata per la separazione basata sulla densità-. I rivestimenti degli elettrodi di saldatura rappresentano una seconda applicazione significativa delle polveri.
