Ligas de Ferrossilíciousam silício (Si) e ferro (Fe) como seus componentes principais. As classes comuns contêm 45%-90% de silício, com impurezas (Al, Ca, S, P) estritamente controladas. Suas funções duplas decorrem de duas características principais:
Forte atividade desoxidante do silício:O silício possui energia livre extremamente baixa para reagir com o oxigênio, reagindo espontaneamente à temperatura ambiente, e os produtos são facilmente separados.
Capacidade de nucleação heterogênea do silício:O raio atômico do silício é próximo ao dos átomos de ferro, permitindo que ele sirva como núcleo de nucleação durante a solidificação do metal, refinando a estrutura do grão.
Desoxidação da Siderurgia: A Função de “Remoção e Purificação de Oxigênio” do Ferrossilício
FeSi é o desoxidante composto mais comumente usado na produção de aço. Sua função principal é remover o oxigênio do aço fundido por meio de uma reação química, melhorando assim a pureza do aço fundido:
(1) Princípio de Desoxidação e Mecanismo de Reação
Reação Central:
O silício sofre uma reação de deslocamento com FeO no aço fundido (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe). O SiO₂ gerado tem densidade de apenas 2,65 g/cm³, muito inferior à do aço fundido, e irá flutuar rapidamente até a escória e ser removido;
Efeito Sinérgico:
Quando usado em conjunto com desoxidantes de ferromanganês e alumínio, ele pode gerar escória composta de baixo-ponto de fusão- (como CaO-SiO₂-Al₂O₃, ponto de fusão em torno de 1.400 graus), aumentando ainda mais a capacidade da escória de adsorver inclusões e alcançar um efeito duplo de "desoxidação profunda + purificação de aço fundido".
(2) Efeitos Quantitativos e Parâmetros de Aplicação
Controle de quantidade de adição:
Adicionar 0,3%-0,8% (grau FeSi75) da massa de aço fundido durante a fabricação do conversor pode reduzir o teor de oxigênio do aço fundido de 80-100ppm para 30-50ppm, aumentando a eficiência de desoxidação em 40% em comparação com o ferromanganês único.
Compatibilidade de notas:
Altos teores de-silício (FerroSilício 75, FeSi90) têm maior eficiência de desoxidação e são adequados para aços de alta-qualidade; graus de silício médio-baixo (FeSi65, FeSi45) têm custos mais baixos e são adequados para aços carbono comuns.
Inoculação de fundição: a função de "refinamento de grãos" do ferrossilício
Na fundição de ferro fundido, a liga de ferrossilício, como inoculante do núcleo, melhora as propriedades mecânicas das peças fundidas regulando a estrutura de solidificação:
(1) Princípio de Inoculação e Mecanismo de Refinamento de Grãos
Nucleação Heterogênea:
Átomos de silício e vestígios de alumínio, cálcio, etc., no ferro silício formam minúsculos "núcleos de nucleação" (como partículas de SiC, Al₂O₃, 0,1-1μm de tamanho) durante a solidificação do ferro fundido, fornecendo pontos de fixação para precipitação de grafite;
Otimização de Estrutura:
Promove a transformação do grafite de "escamoso" para "esférico fino/sem-fim-", refinando os grãos da matriz (tamanho de grão reduzido de 80μm para 30-40μm), evitando problemas de fragilização causados por estruturas grosseiras;
Ajuste de composição:
A suplementação de elementos de silício no ferro fundido (controlando o teor de silício para 2,0%-3,5%) reduz a tendência à formação de ferro branco e melhora a usinabilidade das peças fundidas.
(2) Efeitos Quantitativos e Parâmetros de Aplicação
Controle de quantidade de adição:
Na fundição de ferro fundido cinzento, a quantidade de adição recomendada de FeSi75% é de 0,2% -0,5% da massa de ferro fundido e, em ferro dúctil, é de 0,1% -0,3%;
Adaptação de Processo:
Ele precisa ser adicionado 1-3 minutos antes do vazamento para garantir um efeito de inoculação estável e evitar que a adição prematura leve à queima do silício.
Principais diferenças em aplicações duplas de ferrossilício (base de seleção de chave)
| Cenários de aplicação | Objetivos Centrais | Reação/Mecanismo de Ação | Notas recomendadas | Parâmetros de controle chave |
| Desoxidação da Siderurgia | Reduzindo o teor de oxigênio do aço fundido e removendo inclusões | Reação de redução química (Si + FeO → SiO₂ + Fe) | FeSi75, FeSi90 | Quantidade de adição: 0,3%-0,8%, temperatura do aço fundido: 1500-1600 graus |
| Inoculação de Fundição | Refinamento de grãos, otimização da morfologia do grafite | Nucleação Heterogênea + Ajuste de Composição | FeSi75, FeSi65 | Quantidade de adição: 0,1%-0,5%, temperatura de fundição: 1380-1450 graus |
Precauções de aplicação e pontos práticos
(1) Precauções para a desoxidação da siderurgia
Evite adição excessiva:Um teor de silício superior a 1,0% levará a uma diminuição na soldabilidade do aço e a uma redução na resistência ao impacto em mais de 20%;
Tempo de adição:Na produção de aço com conversor, ele pode ser adicionado "in-stream" (durante o rosqueamento), enquanto na produção de aço em forno elétrico a arco, ele pode ser adicionado em lotes para garantir uma reação uniforme;
Controle de impurezas:Use ferrossilício de alumínio com baixo teor de-alumínio (Al menor ou igual a 0,5%) para evitar a formação de inclusões de Al₂O₃, que afetam a qualidade da superfície do aço.
(2) Precauções para lançar a inoculação
Seleção de tamanho:O Ferrossilício usado para inoculação precisa ser triturado até 1-3mm para garantir rápida dissolução e evitar partículas grandes que causem composição local irregular;
Método de inoculação:Use o "método de vazamento" (adição de liga de ferrossilício ao fluxo de ferro fundido) ou "inoculação em-fluxo" para melhorar a uniformidade;
Evite a inoculação secundária:Se o ferro fundido permanecer por muito tempo (mais de 10 minutos), será necessário adicionar 10% -20% de liga FeSi para manter o efeito de inoculação.
