Ferrosilicium wordt in de staalindustrie gebruikt als deoxidatiemiddel. Om schadelijke onzuiverheden zoals koolstof en zwavel uit gesmolten ijzer te verwijderen, wordt tijdens het staalproductieproces zuurstof geïntroduceerd via methoden zoals zuurstofblazen of de toevoeging van oxidatiemiddelen. Over het algemeen is het doel van het blazen van zuurstof het oxideren van elementen zoals koolstof, silicium, mangaan, fosfor en zwavel in gesmolten ijzer, waarbij gassen of oxiden met een hoger smeltpunt worden gevormd. Dit vermindert de nadelige effecten van deze vijf elementen op de staalsamenstelling en gebruikt de warmte die vrijkomt tijdens oxidatie om de temperatuur van gesmolten ijzer te verhogen. Dit proces verhoogt echter geleidelijk het zuurstofgehalte in het staal, voornamelijk in de vorm van FeO. Het niet verwijderen van zuurstof uit staal heeft een nadelige invloed op de mechanische eigenschappen van knuppels uit gegoten staal.
Bovendien brengt zuurstof zelf verschillende nadelen met zich mee bij de staalproductie:
- Zuurstof is een van de belangrijkste oorzaken van gasporositeit in gietstalen onderdelen. Tijdens het stollen van staal neemt de oplosbaarheid van zuurstof aanzienlijk af bij afnemende temperatuur, waardoor vrijgekomen zuurstof reageert met koolstof in het staal, waardoor CO-bellen ontstaan die poriën kunnen vormen als ze in het staal worden opgesloten.
- Een overmatig zuurstofgehalte in gesmolten staal verergert de neiging tot heetscheuren in gegoten staal. Dit komt omdat FeO eutectisch (FeO·FeS) vormt met FeS wanneer ze elkaar ontmoeten, dat een laag smeltpunt (940 graden) heeft en de neiging heeft zich als een dunne film langs korrelgrenzen te verspreiden, waardoor heet kraken wordt bevorderd.
- Zuurstof is ook een belangrijk element dat bijdraagt aan de vorming van niet-metaalachtige insluitsels. Het kan met verschillende elementen reageren en oxide-insluitsels vormen die, als ze in het staal achterblijven, de prestaties ervan verminderen.
Om deze problemen te verzachten, is deoxidatie essentieel na het verwijderen van onzuiverheden uit gesmolten ijzer. Deoxidatiemiddelen omvatten doorgaans ijzerlegeringen die elementen bevatten zoals silicium, mangaan, aluminium en calcium, gekozen vanwege hun sterke affiniteit met zuurstof. Tijdens het staalproductieproces wordt ferrosilicium in de staalindustrie gebruikt als een cruciaal deoxidatiemiddel vanwege de sterke affiniteit met zuurstof. Wanneer siliciumijzer wordt toegevoegd tijdens de staalproductie, vindt de volgende deoxidatiereactie plaats:
2FeO + Si=2Fe + SiO₂
Het na deoxidatie geproduceerde silica is lichter dan gesmolten staal en drijft op het oppervlak, dringt de slak binnen en verwijdert effectief zuurstof uit het staal. Dit proces verbetert de sterkte, hardheid en elasticiteit van staal aanzienlijk, verbetert de magnetische eigenschappen ervan en vermindert hysteresisverliezen in transformatorstaal.
In de praktijk zijn er twee hoofdmethoden voor het deoxideren van gesmolten staal:
- Bij diffusie-deoxidatie wordt gebruik gemaakt van het diffusiegedrag van zuurstof in gesmolten staal, terwijl deoxidatiemiddelen in poedervorm, zoals koolstofpoeder,ferrosilicium poeder, calciumsiliciumpoeder,aluminiumpoeder en calciumcarbidepoeder worden tijdens de raffinagereductieperiode op het slakoppervlak verspreid. Deze methode vermindert het zuurstofgehalte in slakken en verstoort het evenwicht van de zuurstofoplosbaarheid tussen slakken en gesmolten staal, waardoor de zuurstofdiffusie van gesmolten staal naar slakken wordt vergemakkelijkt.
- Neerslagdeoxidatie omvat het direct toevoegen van dikke deoxidatiemiddelen zoalsferrosilicium blokkenin gesmolten staal, waar ze reageren met FeO om te precipiteren. De timing van de vorming van deoxidatieproducten categoriseert ze in primair (wordt gevormd onmiddellijk na toevoeging van deoxidatiemiddelen in de oven of pollepel), secundair (gevormd in reeds gedeoxideerd staal voordat het afkoelt tot de liquiduslijn) en tertiair (gevormd tijdens het stollen tussen liquidus en solidus). lijnen).
Al deze deoxidatieproducten verbeteren gezamenlijk de kwaliteit en prestaties van staal.
