Где используется ферросилиций: особенности материала, применение

Ферросилиций представляет собой сплав, который включает в свою структуру железо и кремний. Процесс его производства включает использование кокса, стальных отходов и кварца, проходящих обработку в электрической печи. Уровень содержания кремния в сплаве может варьироваться в широких пределах — от 10% до 90%, что определяет его разнообразные применения и физические свойства.

Ферросилиций производится в различных формах, таких как глыбы, брикеты и атомизированный порошок, что позволяет адаптировать материал под специфические технологические нужды и методы использования.

Для чего используется

Одним из основных применений ферросилиция является его роль в сталелитейной промышленности. Здесь он выступает как эффективный деоксидатор. При производстве стали, особенно на заключительных этапах, необходимо удалять излишки кислорода из расплава, поскольку кремний в составе ферросилиция обладает высоким аффинитетом к кислороду, что делает его идеальным для этой задачи. Кроме того, ферросилиций способен реагировать не только с кислородом, но и с серой, обеспечивая удаление последней из стали, что значительно повышает ее качество.

В стальной промышленности особенно ценится ферросилиций с содержанием кремния от 45% до 90%. Продукт с 75% содержанием кремния является наиболее популярным, так как процесс его производства хорошо отлажен и экономически выгоден. Ферросилиций этого типа обладает повышенной тяжестью, что минимизирует его потери при добавлении в сталь. Более того, в период восстановления он способен выделять значительное количество тепла, что способствует повышению температуры в печи, ускоряя тем самым процесс производства.

Применение в сталелитейной промышленности

Ферросилиций находит широкое применение в сталелитейной отрасли в качестве эффективного легирующего агента. Включение кремния в состав стали в определенных пропорциях значительно улучшает такие качества материала, как напряжение, твердость и упругость.

Применение ферросилиция обусловлено его способностью оптимизировать свойства различных видов сталей: для конструкционной стали добавляется 2,81-4,8% кремния, для инструментальной стали — 0,30-1,8%, для пружинной стали — 0,40-2,8%, и для трансформаторной кремнистой стали — 2,81-4,8%. Такое легирование не только повышает качество стали, но и позволяет снизить затраты на производство и эффективно экономить использование железа.

В чугунной промышленности ферросилиций также играет роль модификатора и сфероидизирующего агента. Хотя чугун стоит дешевле стали, его механические свойства можно сравнить с механическими свойствами стали, при этом чугун обладает лучшей устойчивостью к ударам по сравнению со сталью. Добавление ферросилиция в чугун помогает предотвратить образование карбидов в железе, что способствует осаждению и сфероидизации графита, улучшая тем самым общие механические свойства материала.

Ферросилиций также необходим в производственном процессе металлического магния, где он используется для замены магния в соединении CaO.Mg.Si. Для получения каждой тонны магния требуется приблизительно 1,2 тонны ферросилиция. Этот процесс подчеркивает важность ферросилиция в производстве легких металлов.

Дополнительно, в сталелитейной промышленности применяется ферросилиций с низким содержанием алюминия. Этот тип ферросилиция, по сравнению с обычным, используется при производстве стали с низким содержанием алюминия, что помогает предотвратить засорение сопел во время непрерывной разливки.

Снижение уровня алюминия в сплаве важно для предотвращения поверхностных дефектов, особенно это критично для зеркальной нержавеющей стали. Также такой ферросилиций рекомендуется для производства шинного корда, где контроль содержания алюминия остается приоритетным.

Применение в химической промышленности

Ферросилиций с высоким содержанием кремния находит широкое применение в химической промышленности, особенно в производстве силикона и других химических изделий, благодаря уникальным свойствам.

Атомизированный порошок ферросилиция активно используется в горнодобывающей отрасли, в частности, для сепарации тяжелых сред, что особенно важно при обработке железных руд. Этот специальный порошок, получаемый из ферросилиция, обладает важными характеристиками:
〇 устойчивость к окислению;
〇 высокая твердость;
〇 сильные магнитные свойства.

В сравнении с другими тяжелыми средами, такими как магнетит, ферросилиций выделяется благодаря своей повышенной твердости и высокой удельной массе. Это позволяет использовать материал многократно.

Структурные и функциональные качества ферросилиция меняются в зависимости от уровня содержания в нем кремния. При содержании кремния менее 13% ферросилиций становится прочнее, его труднее измельчить, и он легче окисляется в воде, тогда как при содержании кремния более 18%, его магнитные свойства ослабевают, что усложняет процесс его восстановления. Оптимальным считается содержание кремния от 13% до 18% и железа от 87% до 82%.

Применение в области дуговой сварки

Атомизированный порошок ферросилиция также применяется в качестве покрытия для сварочных электродов. Процесс изготовления такого порошка включает обработку ферросилиция с содержанием кремния около 45% методом водной атомизации. Эта добавка улучшает процесс деоксидации электрода и снижает влияние кислорода в процессе сварки, делая порошок ценным компонентом для улучшения сварочных характеристик. Атомизированный порошок часто используется как сварочная добавка, преимущественно в качестве деоксиданта.

Ферросилиций обрел широкое распространение в таких отраслях, как сталелитейная и ферросплавная промышленность, химическая и обогатительная промышленность. С технологическим прогрессом формы и способы использования ферросилиция становятся все более разнообразными, расширяя его применение и открывая новые возможности в различных сферах промышленности. В будущем ожидается открытие новых и инновационных способов использования этого многофункционального материала.