FeSi70 je gvožđe{1}}legura silikona standardizovana od strane međunarodnih i nacionalnih tela kao što su ISO, ASTM i GB. Oznaka 70 označava minimalni sadržaj silicija od 70%, dok je stvarna analiza komercijalnog materijala tipično veća, obično u rasponu od 72-74%. Ostatak je pretežno gvožđe, sa strogo kontrolisanim nivoima aluminijuma, kalcijuma, ugljenika, fosfora, sumpora i mangana. Razumijevanje ovog sastava je od suštinskog značaja za metalurge koji izračunavaju precizne stope dodavanja za proizvodnju čelika i livenog gvožđa.
Tipični sastav FeSi70
| Element | Uobičajeni sadržaj (%) | Garantovani limit (po standardima) | Uloga i značaj |
|---|---|---|---|
| silicijum (Si) | 70-75 | Veće ili jednako 70 (min) | Primarni legirajući element i deoksidans |
| željezo (Fe) | Stanje, ~25-30 | Po razlici | Osnovni metal koji nosi silicijum |
| aluminijum (Al) | 0.5-2.0 | Manje ili jednako 2,0 (maks.) | Deoksidizator i rafiner zrna |
| kalcijum (Ca) | 0.5-1.5 | Manje ili jednako 1,5 (maksimalno) | Deoksidizator i desulfurizator; modifikuje inkluzije |
| ugljik (C) | 0.1-0.2 | Manje ili jednako 0,2 (maksimalno) | Ostatak od karbotermične proizvodnje |
| fosfor (P) | <0.04 | Manje ili jednako 0,04 (maks.) | Štetna nečistoća, strogo kontrolirana |
| sumpor (S) | <0.02 | Manje ili jednako 0,02 (maks.) | Štetna nečistoća, strogo kontrolirana |
| mangan (Mn) | <0.5 | Manje ili jednako 0,5 (maksimalno) | Manji tramp element od sirovina |
Ovi rasponi odražavaju tipičnu komercijalnu praksu; tačna analiza svake serije je navedena na potvrdi o analizi koja se izdaje uz pošiljku.
Silicijum i gvožđe: par jezgra
Silicijum je razlog za korišćenje FeSi70. To je snažan deoksidant i ključni legirajući element koji povećava čvrstoću, tvrdoću i električnu otpornost čelika. Certificirana analiza obično pokazuje 72-74% Si, a tačan nivo određuje koliko materijala se mora dodati da bi se postigao ciljni hemijski sastav u talini. Gvožđe deluje kao nosač koji omogućava da se silicijum dodaje u kupku od rastopljenog metala u čvrstom obliku koji se može upravljati; njegov sadržaj je određen razlikom, tako da analiza od 73% Si implicira otprilike 27% gvožđa minus težina svih ostalih elemenata.
Aluminij i kalcij: deoksidanti i modifikatori inkluzije
Aluminijum i kalcijum nisu samo nečistoće; oni su u mnogim slučajevima namjerni dodaci. Aluminij je jači deoksidant od samog silicijuma, pomaže da se potpunije ukloni otopljeni kisik i doprinosi fino-zrnatim strukturama čelika. Kalcijum je snažan deoksidizator i desulfurizator koji mijenja oblik nemetalnih inkluzija od štetnih žilastih oblika do bezopasnih loptastih oblika, što značajno poboljšava žilavost i duktilnost, posebno u poprečnom smjeru.
Njihovi nivoi moraju biti izbalansirani: premalo i korisni efekti nestaju; previše i formiraju prekomjerne, grube inkluzije. Tamo gdje postoje specifični zahtjevi, klase kao što je FeSiAl mogu se specificirati sa višim aluminijumom.
Ugljik, fosfor i sumpor: nečistoće koje su bitne
Ugljik je nezaobilazni ostatak iz procesa proizvodnje, u kojem se silicijum dioksid (SiO₂) redukuje ugljenikom (koksom) u elektrolučnoj peći. Za većinu primjena čelika ugljik se drži što je moguće niže, a to je posebno važno za električne čelike; za određene primjene od lijevanog željeza može biti prihvatljiv nešto veći sadržaj ugljika.
Fosfor i sumpor su nepoželjni skitnički elementi. Fosfor čini čelik krhkim na niskim temperaturama, poznatim kao hladnoća kratkoća, i mora se održavati ispod oko 0,04%. Sumpor uzrokuje lomljivost na visokim temperaturama, poznatu kao vruća kratkoća, stvarajući probleme tokom vrućeg valjanja i kovanja, i mora se održavati na izuzetno niskom nivou, obično ispod 0,02%.
Fizički oblik, dimenzioniranje i provjera kvaliteta
FeSi70 se obično isporučuje kao grudve od oko 10-100 mm, kao drobljene frakcije, granule ili prah. Veće grudice se sporije otapaju, što je pogodno za dodavanje u lonac i peći gdje je poželjno postepeno legiranje, dok se manje granule brže otapaju za precizne korekcije. Legura se topi znatno ispod temperatura proizvodnje čelika, tako da se lako otapa u talini.
Kvalitet se provjerava laboratorijskom analizom korištenjem metoda kao što su vlažna hemijska titracija, gravimetrijska analiza, X-fluorescencija (XRF) ili induktivno spregnuta plazma optička emisiona spektrometrija (ICP-OES), a svaka pošiljka treba da nosi certifikat analize za tim za kvalitet kupca.
Često postavljana pitanja
Kakvo je ponašanje pri topljenju FeSi70 u poređenju sa FeSi75?Oba tipa se tope na otprilike 1.200-1.300 stepeni u zavisnosti od tačnog sastava, koji je znatno ispod temperatura proizvodnje čelika, što omogućava brzo otapanje u kadi.
Koja je tipična stopa dodavanja u proizvodnji čelika u osnovnim pećima za kisik (BOF)?Doziranje je tipično u rasponu od 1-4 kg po toni čelika, prilagođeno za postizanje ciljanog nivoa silicija i kisika.
Da li je FeSi70 jeftiniji od FeSi72 ili FeSi75?Generalno da; niže-klase silicijuma su obično nekoliko posto do otprilike 10-15% jeftinije po toni u zavisnosti od tržišnih uslova, što FeSi70 čini atraktivnim za proizvođače osjetljive na troškove.
Da li FeSi70 utiče na zavarljivost čelika?Umjereni nivoi silicijuma su općenito neutralni, ali prekomjerni silicij može smanjiti zavarljivost, tako da se doziranje mora kontrolirati unutar specifikacije.
Kako se mjeri sadržaj silicija u dolaznom FeSi70?Uobičajene metode uključuju titraciju, gravimetriju, XRF i ICP-OES; izbor zavisi od laboratorijskih mogućnosti i zahtevane tačnosti.
Koje sigurnosne mjere se primjenjuju pri rukovanju FeSi70?Koristite maske za prašinu u prašnjavim operacijama, čuvajte leguru u suvim zatvorenim uslovima i izbegavajte kontakt sa vodom ili kiselinama, jer ferosilicij može osloboditi vodonik u reakciji sa vlagom.