خواص فیزیکی ازفروسیلیسبه طور سیستماتیک با محتوای سیلیکون (90-45٪) متفاوت است:
| ابعاد مشخصه | پارامترهای اصلی (بر اساس گرادیان محتوای سیلیکونی) | تاثیرات کلیدی |
| ظاهر و فرم | نقرهای-درخشش فلزی خاکستری، موجود در قالب بلوک/گرانول/پودر، بافت سخت و شکننده. | فرم توده برای مواد اولیه فولادسازی مناسب است. فرم پودر برای کاتالیز شیمیایی مناسب است. |
| نقطه ذوب | FeSi45 (1200-1250 درجه)، FeSi75 (1280-1300 درجه)، FeSi90 (1320-1350 درجه) | محتوای سیلیکون بالاتر منجر به نقطه ذوب بالاتر می شود که بر کنترل دمای ذوب تأثیر می گذارد. |
| تراکم | 6.8-7.2 g/cm³ (چگالی با محتوای سیلیکون بالاتر کمی کمتر است) | راندمان ته نشینی و اختلاط در فولاد/آهن مذاب را تعیین می کند |
| سختی (HB) | فروسیلیکون 45 (180-200)،فروسیلیکون 75(200-250)، فروسیلیکون 90 (230-280) | سختی بالاتر نشاندهنده مقاومت سایش قویتر و مناسب بودن برای تولید قطعات مقاوم در برابر سایش است. |
| مساحت سطح خاص | فله (0.1-0.5 m²/g)، پودر (1-3 m²/g) | فرم پودری واکنش پذیری بالاتری از خود نشان می دهد و برای کاربردهای تصفیه شده مناسب است. |
خواص شیمیایی: پشتیبانی ضروری برای عملکردهای اصلی
(1) کاهش پذیری قوی
پایه ترمودینامیکی:سیلیکون انرژی آزاد کمی برای واکنش با اکسیژن دارد و می تواند به طور خود به خود با اکسیژن و اکسیدها در دماهای بالا واکنش دهد.
واکنش کلیدی:Si + 2FeO → SiO2 + 2Fe (واکنش هستهای برای اکسید زدایی فولادسازی)، چگالی SiO2 تولید شده بسیار کمتر از فولاد مذاب است که شناور کردن و جدا کردن آن را آسان میکند.
اثر واقعی:با افزودن 0.3%-0.8% FeSi75، محتوای اکسیژن فولاد مذاب را می توان از 80-100ppm به 30-50ppm کاهش داد و به کارایی اکسید زدایی پیشرو در صنعت دست یافت.
(2) سازگاری آلیاژی
ظرفیت محلول جامد:سیلیکون می تواند یک محلول جامد نامحدود با آهن تشکیل دهد و همچنین می تواند ترکیبات پایداری با عناصری مانند منیزیم، کلسیم و منگنز (مانند Mg2Si، Ca2SiO4) ایجاد کند.
کنترل ناخالصی:آلیاژ fesi با کیفیت بالا دارای ناخالصی است (Al کمتر یا مساوی 1.0٪، S کمتر یا مساوی 0.05٪، P کمتر یا مساوی 0.04٪)، از ورود عناصر مضری که می تواند بر عملکرد محصول نهایی تأثیر بگذارد اجتناب می کند.
(3) پایداری شیمیایی
در دمای اتاق:با آب، اسیدهای ضعیف یا بازهای ضعیف واکنش نشان نمی دهد و پایداری ذخیره سازی قوی را نشان می دهد.
در دماهای بالا:به جز مواد اکسید کننده قوی، پایدار و مناسب برای محیط های ذوب متالورژیکی 1700-2000 درجه است.
ویژگی های فرآیند: مزایای کلیدی برای تولید صنعتی
عملکرد تنظیم نقطه ذوب
مکانیسم عمل:
آلیاژ فروسیلیس نقطه ذوب کمتری نسبت به آهن خالص دارد (1538 درجه). افزودن آن به آلیاژ می تواند دمای ذوب را کاهش دهد.
کاربرد عملی:
افزودن FeSi75٪ به فولادسازی می تواند دمای ذوب فولاد مذاب را 50-80 درجه کاهش دهد، مصرف برق در هر تن فولاد را 60-80 کیلووات ساعت کاهش دهد و راندمان تولید را 10٪ - 15٪ افزایش دهد.
بهینه سازی جریان پذیری مذاب
اصل عمل:
سیلیکون می تواند کشش سطحی و ویسکوزیته فولاد/آهن مذاب را کاهش دهد (به ازای هر 1٪ افزایش در محتوای سیلیکون، ویسکوزیته 5٪ -8٪ کاهش می یابد).
اثر برنامه:
افزودن فروسیلیکون 75 درصد به ریختهگری، جریانپذیری آهن مذاب را به میزان 15 تا 20 درصد بهبود میبخشد، نقصهایی مانند «ریختن ناکافی» و «بستن سرد» را کاهش میدهد و نرخ صلاحیت ریختهگری را 8 تا 12 درصد افزایش میدهد.
ترکیب قابل تنظیم
فضای سفارشی سازی:
با تنظیم نسبت ماسه کوارتز به کک، می توان درجات مختلف فروسیلیس با محتوای سیلیکون از 45٪ تا 90٪ تولید کرد.
سناریوهای مناسب:
گریدهای سیلیکونی پایین-(FeSi45) کم هزینه-و برای ریخته گری معمولی مناسب هستند. گریدهای سیلیکونی بالا-(FeSi75/90) خلوص بالایی دارند و برای فولادهای- و مواد الکترونیکی مناسب هستند.
ویژگی های عملکردی: مزایای اصلی که مستقیماً ارزش صنعتی ایجاد می کند
(1) خواص فلزی پیشرفته
تقویت محلول جامد: اتمهای سیلیکون در شبکه فریت ادغام میشوند که باعث اعوجاج شبکه و مانع از حرکت نابجایی میشود.
اثر کمی: افزودن 0.2%-0.5% FeSi75 به فولاد سازهای کم آلیاژ-استحکام کششی را 10%-15% افزایش میدهد و استحکام تسلیم را بیشتر یا برابر با 345 مگاپاسکال میکند. افزودن 1.0٪ -1.5٪ به فولاد مقاوم در برابر سایش، مقاومت به سایش را 30٪ -40٪ افزایش می دهد.
(2) پالایش دانه و بهینه سازی ریزساختار
مکانیسم عمل: سیلیکون به عنوان یک هسته ناهمگن در طول انجماد فلز عمل می کند و اندازه دانه را تصفیه می کند (از 50μm تا 30-40μm).
ارزش اصلی: چقرمگی فولاد و قطعات ریخته گری را بهبود می بخشد، چقرمگی ضربه را 20%-30% افزایش می دهد، از خطر شکست شکننده جلوگیری می کند و برای سناریوهای بارهای ضربه ای و دمای پایین مناسب است.
(3) مقاومت در برابر خوردگی افزایش یافته است
مکانیسم حفاظت: سیلیکون یک فیلم اکسید کامپوزیتی SiO2{0}Al2O3 متراکم را روی سطح فلز تشکیل میدهد که مانع از واکنش بین اکسیژن و ماتریکس داخلی میشود.
اثر کاربرد: فولاد هوازدگی حاوی 0.5٪ -1.5٪ سیلیکون، کاهش 50٪ - 70٪ در نرخ خوردگی در محیط های مرطوب را تجربه می کند، عمر مفید را 2-3 برابر افزایش می دهد و آن را برای پل ها و مصالح ساختمانی در فضای باز مناسب می کند.
(4) اکسید زدایی و گوگرد زدایی سینرژیک
کمک گوگردزدایی: سیلیکون با گوگرد واکنش می دهد و SiS را تشکیل می دهد که با سرباره حذف می شود. نرخ گوگرد زدایی می تواند به 10٪ - 20٪ برسد (اثر زمانی که با فرومنگنز ترکیب شود حتی بهتر است.آلیاژهای سیلیکون کلسیم);
ارزش اصلی: شکنندگی گرم فولاد را کاهش می دهد، عملکرد جوشکاری و پلاستیسیته پردازش را بهبود می بخشد و میزان نقص تولید را کاهش می دهد.
مقایسه ویژگی ها و منطق انتخاب درجات مختلف فروسیلیس
| گریدهای فروسیلیس | ویژگی های اصلی و مزایا | سناریوهای کاربردی معمولی |
| FeSi45 | هزینه کم، نقطه ذوب متوسط، ماشینکاری خوب | مناسب برای ریخته گری عمومی، فولادسازی با-نیاز کمتر، و تولید آلیاژ اصلی |
| FeSi65 | نسبت عملکرد متوازن-هزینه، راندمان اکسید زدایی متوسط | فولادسازی عمومی، ریخته گری معمولی، اصلاح آلیاژ |
| FeSi75 | اکسید زدایی قوی، پالایش دانه عالی، خلوص بالا | فولاد با کیفیت بالا-ریخته گری دقیق، عامل کاهنده ذوب منیزیم |
| FeSi90 | سختی بالا، خواص کاهنده بسیار قوی، ناخالصی کم | آلیاژهای-بالا، مواد الکترونیکی، مواد خام کمکی نیمه هادی |
