Kemampuan deoksidasi dariferrosilikonpada dasarnya disebabkan oleh tingginya reaktivitas silikon dengan oksigen dan stabilitas produk. Mekanisme spesifiknya adalah sebagai berikut:
Dasar termodinamika dari afinitas oksigen yang kuat:
Energi bebas reaksi kimia antara silikon (Si) dan oksigen (O) sangat rendah (2SiO + O₂=2SiO₂, ΔG₂₀₀₀K=-1520kJ/mol), jauh lebih rendah dibandingkan antara besi dan oksigen (2Fe + O₂=2FeO, ΔG₂₀₀₀K=-540kJ/mol). Artinya, pada suhu tinggi, silikon lebih mudah berikatan dengan oksigen, sehingga secara fundamental menghilangkan oksigen dari lelehan baja/besi.
Penghapusan Produk Reaksi dengan Mudah:
Silikon bereaksi dengan oksigen membentuk silikon dioksida (SiO₂), yang memiliki titik leleh tinggi 1713 derajat. Dalam baja cair (1500-1600 derajat ), ia terdapat sebagai partikel padat dengan kepadatan (2,65 g/cm³) jauh lebih rendah dibandingkan baja cair (7,8 g/cm³). Ini dengan cepat mengapung ke permukaan baja cair dan dihilangkan bersama dengan terak, mencapai pemisahan oksigen yang efektif.
Stabilitas-Suhu Tinggi Memastikan Reaksi Lengkap:
Silikon memiliki titik leleh 1410 derajat, sedangkan paduan silikon ferro (sepertiFeSi75) memiliki titik leleh sekitar 1200 derajat , lebih rendah dari-suhu tinggi lingkungan pembuatan/pengecoran baja (1500-1600 derajat ). Setelah penambahan, FeSi meleleh dengan cepat, memungkinkan atom silikon berdifusi penuh dan bereaksi sempurna dengan oksigen, menghindari deoksidasi lokal yang tidak lengkap.
Karakteristik Utama Mendukung Deoksidasi Ferrosilikon
Kandungan Silikon Tinggi Meningkatkan Kapasitas Deoksidasi:
Nilai ferrosilikon industri yang umum digunakan adalah FeSi75 (kandungan silikon 72%-80%) danFeSi65(konten silikon 60%-65%). Semakin tinggi kandungan silikon, semakin tinggi efisiensi deoksidasi per satuan massa ferrosilikon. Misalnya, 1 kg Ferro Silicon 75% dapat menghilangkan sekitar 0,4 kg oksigen dari baja cair, yaitu 1,5-2 kali lipat dari paduan silikon rendah.
Laju Reaksi Disesuaikan dengan Proses Metalurgi:
Laju reaksi antara silikon dan oksigen meningkat seiring dengan peningkatan suhu. Di atas 1500 derajat, reaksi dapat diselesaikan dalam hitungan menit, memenuhi persyaratan proses pembuatan baja untuk "deoksidasi cepat dan siklus peleburan yang lebih pendek", menghindari oksidasi sekunder pada baja cair karena waktu deoksidasi yang terlalu lama.
Tidak ada kotoran berbahaya yang masuk:
Komponen utama silikon ferro hanya silikon dan besi, bebas dari unsur berbahaya seperti sulfur dan fosfor (FeSi kelas industri-75# memerlukan S Kurang dari atau sama dengan 0,05%, P Kurang dari atau sama dengan 0,04%). Itu tidak mencemari baja cair selama deoksidasi, memastikan kemurnian bahan logam.
Aplikasi Praktis dan Efek Deoksidasi Ferrosilikon
Deoksidasi Utama dalam Pembuatan Baja:
Dalam pembuatan baja konverter dan tungku busur listrik, paduan ferrosilikon sering digunakan dalam kombinasi dengan ferromangan dan aluminium ("ferrosilikon-mangan pra-deoksidasi + deoksidasi akhir aluminium"). Penambahan FerroSilicon 75% biasanya 0,3%-0,8% dari massa baja cair, yang dapat mengurangi kandungan oksigen dalam baja cair dari 80-100ppm menjadi 30-50ppm, mengurangi inklusi oksida dan meningkatkan ketangguhan dan kinerja pemrosesan baja.
Deoksidasi Pengecoran:
Dalam produksi besi ulet dan besi cor kelabu, paduan fesi secara bersamaan dapat mencapai efek deoksidasi dan inokulasi. Menambahkan 0,2%-0,5% FeSi 75 dapat menghilangkan oksigen dari besi cair (mencegah pembentukan inklusi oksida yang mempengaruhi spheroidisasi grafit) dan meningkatkan pengendapan grafit, sehingga meningkatkan sifat mekanik coran.
Deoksidasi Paduan Khusus:
Dalam produksi baja tahan karat dan{0}}baja paduan rendah, menggunakanferrosilikon-aluminium rendah(Al Kurang dari atau sama dengan 1%) dapat mencegah pembentukan inklusi AlN dari aluminium yang bereaksi dengan nitrogen dalam baja, memastikan ketahanan korosi dan kemampuan las paduan tersebut.
Faktor Kunci yang Mempengaruhi Efek Deoksidasi Ferrosilikon
Pemilihan Kelas Ferrosilikon:
Untuk baja-berkebutuhan tinggi (seperti baja bantalan dan baja pegas), FeSi75 lebih disukai untuk memastikan deoksidasi menyeluruh; untuk baja karbon biasa, FeSi65 dapat digunakan untuk menyeimbangkan biaya dan efek.
Waktu dan Metode Penambahan:
Itu harus ditambahkan sebelum atau selama proses penyadapan baja cair untuk menghindari penambahan dini yang menyebabkan oksidasi silikon oleh terak; tungku listrik besar dapat menggunakan metode "aliran{0}}tambahan" untuk memastikan pencampuran ferrosilikon dan baja cair secara menyeluruh.
Kontrol suhu baja:
Ketika suhu di bawah 1400 derajat, laju reaksi antara silikon dan oksigen menurun secara signifikan. Penting untuk memastikan bahwa suhu baja tidak turun di bawah 1500 derajat untuk menghindari penurunan efisiensi deoksidasi.
Pencocokan kebasaan terak:
Ketika kebasaan terak (CaO/SiO₂) dikontrol antara 1,8 dan 2,2, hal ini mendorong kombinasi SiO₂ dan CaO untuk membentuk terak kalsium silikat (CaSiO₃), sehingga mengurangi re-pelarutan SiO₂ ke dalam baja dan meningkatkan stabilitas deoksidasi.
Keuntungan dan nilai industri deoksidasi ferrosilikon
Efektivitas-biaya tinggi:
Biaya deoksidasi ferrosilikon hanya 1/3 hingga 1/2 dari aluminium, dan tersedia secara luas, menjadikannya deoxidizer paling ekonomis dalam produksi skala-industri.
Kemampuan beradaptasi proses yang kuat:
Ini dapat disesuaikan dengan peralatan metalurgi yang berbeda seperti konverter, tungku listrik, dan pengecoran logam, tanpa memerlukan modifikasi proses tambahan, dan mudah dioperasikan.
Ini memiliki banyak fungsi:
saat melakukan deoksidasi, ia dapat melengkapi silikon dan menyesuaikan komposisi baja/besi (seperti meningkatkan kekuatan baja dan kinerja pengecoran besi tuang), sehingga mencapai "satu bahan untuk berbagai kegunaan".
