Paduan ferrosilikonmenggunakan silikon (Si) dan besi (Fe) sebagai komponen intinya. Nilai umum mengandung 45%-90% silikon, dengan pengotor (Al, Ca, S, P) dikontrol dengan ketat. Fungsi gandanya berasal dari dua karakteristik inti:
Aktivitas deoksidasi silikon yang kuat:Silikon mempunyai energi bebas yang sangat rendah untuk bereaksi dengan oksigen, bereaksi secara spontan pada suhu kamar, dan produknya mudah dipisahkan.
Kemampuan nukleasi silikon heterogen:Jari-jari atom silikon mendekati atom besi, sehingga memungkinkannya berfungsi sebagai inti nukleasi selama pemadatan logam, menyempurnakan struktur butiran.
Deoksidasi Pembuatan Baja: Fungsi "Penghilangan dan Pemurnian Oksigen" dari Ferrosilicon
FeSi adalah deoxidizer komposit yang paling umum digunakan dalam pembuatan baja. Fungsi intinya adalah menghilangkan oksigen dari baja cair melalui reaksi kimia, sehingga meningkatkan kemurnian baja cair:
(1) Prinsip Deoksidasi dan Mekanisme Reaksi
Reaksi Inti:
Silikon mengalami reaksi perpindahan dengan FeO dalam baja cair (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe). SiO₂ yang dihasilkan memiliki kepadatan hanya 2,65 g/cm³, jauh lebih rendah dibandingkan dengan baja cair, dan akan dengan cepat mengapung ke terak dan dihilangkan;
Efek Sinergis:
Jika digunakan bersama dengan deoksidasi ferromangan dan aluminium, bahan ini dapat menghasilkan terak komposit dengan titik leleh-rendah (seperti CaO-SiO₂-Al₂O₃, titik leleh sekitar 1400 derajat ), yang selanjutnya meningkatkan kemampuan terak untuk menyerap inklusi dan mencapai efek ganda "deoksidasi mendalam + pemurnian baja cair".
(2) Efek Kuantitatif dan Parameter Penerapan
Kontrol Jumlah Penambahan:
Menambahkan 0,3%-0,8% (kelas FeSi75) massa baja cair selama pembuatan baja konverter dapat mengurangi kandungan oksigen baja cair dari 80-100ppm menjadi 30-50ppm, meningkatkan efisiensi deoksidasi sebesar 40% dibandingkan dengan ferromangan tunggal.
Kompatibilitas Kelas:
Kualitas silikon-tinggi (FerroSilikon 75, FeSi90) memiliki efisiensi deoksidasi yang lebih tinggi dan cocok untuk-baja berkualitas tinggi; kadar silikon sedang-rendah (FeSi65, FeSi45) memiliki biaya lebih rendah dan cocok untuk baja karbon biasa.
Inokulasi Pengecoran: Fungsi "Pemurnian Butir" dari Ferrosilikon
Dalam pengecoran besi cor, paduan ferrosilikon, sebagai inokulan inti, meningkatkan sifat mekanik coran dengan mengatur struktur pemadatan:
(1) Prinsip Inokulasi dan Mekanisme Pemurnian Biji-bijian
Nukleasi Heterogen:
Atom silikon dan sejumlah kecil aluminium, kalsium, dll., dalam silikon besi membentuk "inti nukleasi" kecil (seperti partikel SiC, Al₂O₃, berukuran 0,1-1μm) selama pemadatan besi cair, memberikan titik perlekatan untuk pengendapan grafit;
Optimasi Struktur:
Mendorong transformasi grafit dari "serpihan" menjadi "bulat halus/seperti cacing-," menyempurnakan butir matriks (ukuran butir dikurangi dari 80μm menjadi 30-40μm), menghindari masalah penggetasan yang disebabkan oleh struktur kasar;
Penyesuaian Komposisi:
Melengkapi elemen silikon ke dalam besi tuang (mengontrol kandungan silikon hingga 2,0%-3,5%) mengurangi kecenderungan pembentukan besi putih dan meningkatkan kemampuan mesin tuang.
(2) Efek Kuantitatif dan Parameter Penerapan
Kontrol Jumlah Penambahan:
Pada pengecoran besi cor kelabu, jumlah penambahan FeSi75% yang direkomendasikan adalah 0,2%-0,5% dari massa besi cair, dan pada besi ulet adalah 0,1%-0,3%;
Adaptasi Proses:
Ini perlu ditambahkan 1-3 menit sebelum dituang untuk memastikan efek inokulasi yang stabil dan menghindari penambahan dini yang menyebabkan silikon terbakar.
Perbedaan Inti dalam Aplikasi Ganda Ferrosilikon (Dasar Pemilihan Kunci)
| Skenario Aplikasi | Tujuan Inti | Reaksi/Mekanisme Aksi | Nilai yang Direkomendasikan | Parameter Kontrol Utama |
| Deoksidasi Pembuatan Baja | Mengurangi kandungan oksigen pada baja cair dan menghilangkan inklusi | Reaksi reduksi kimia (Si + FeO → SiO₂ + Fe) | FeSi75, FeSi90 | Jumlah tambahan: 0,3%-0,8%, suhu baja cair: 1500-1600 derajat |
| Pengecoran Inokulasi | Penyempurnaan Butir, Optimasi Morfologi Grafit | Nukleasi Heterogen + Penyesuaian Komposisi | FeSi75, FeSi65 | Jumlah Tambahan: 0,1% -0,5%, Suhu Pengecoran: 1380-1450 derajat |
Kewaspadaan Penerapan dan Poin Praktis
(1) Tindakan Pencegahan Deoksidasi Pembuatan Baja
Hindari Penambahan Berlebihan:Kandungan silikon yang melebihi 1,0% akan menyebabkan penurunan kemampuan las baja dan penurunan ketangguhan impak lebih dari 20%;
Waktu Penambahan:Dalam pembuatan baja konverter, dapat ditambahkan "dalam-aliran" (selama penyadapan), sedangkan dalam pembuatan baja tungku busur listrik, dapat ditambahkan secara bertahap untuk memastikan reaksi seragam;
Kontrol Pengotor:Gunakan ferrosilikon aluminium-rendah (Al Kurang dari atau sama dengan 0,5%) untuk menghindari pembentukan inklusi Al₂O₃, yang mempengaruhi kualitas permukaan baja.
(2) Tindakan pencegahan dalam pengecoran inokulasi
Pilihan ukuran:Ferrosilikon yang digunakan untuk inokulasi perlu dihancurkan hingga 1-3 mm untuk memastikan pembubaran yang cepat dan menghindari partikel besar yang menyebabkan komposisi lokal tidak merata;
Metode inokulasi:Gunakan "metode tuang-dalam" (menambahkan paduan ferrosilikon ke aliran besi cair) atau "inokulasi dalam-aliran" untuk meningkatkan keseragaman;
Hindari inokulasi sekunder:Jika besi cair bertahan terlalu lama (lebih dari 10 menit), perlu ditambahkan paduan FeSi 10%-20% untuk mempertahankan efek inokulasi.
