יישומים תעשייתיים של פרוסיליקון בייצור פלדה ויציקה

פרוסיליקון הוא אחד מסגסוגות הברזל הגבוהות ביותר המיוצרות באופן תעשייתי, והסיבה היא שאותו חומר משרת מספר פונקציות שונות בייצור מתכת. זהו מסיר חמצון, תוספת סגסוגת, חומר מפחית וחומרי חיסון, תלוי היכן בתהליך זרימת השימוש בו ובאיזה תכולת סיליקון. הבנת איזו פונקציה נרכשת היא הבסיס לבחירת ציון ושיטת חיבור.

דה חמצון בייצור פלדה

פרוסיליקון הוא מסיר חמצון חיוני בתעשיית ייצור הפלדה. הוא משמש הן לשחרור משקעים, שבו סיליקון מומס מגיב עם חמצן מומס ליצירת סיליקה הנספג בסיג, והן לדה-חמצון דיפוזיה, כאשר פעילות החמצן במתכת מופחתת דרך שלב הסיגים. מכיוון שהתגובה היא אקסותרמית, התוספת תומכת בטמפרטורת המצקת, מה שחשוב כאשר ליציקה במורד הזרם יש חלון חום-על צר. דרגת ייצור הפלדה הסטנדרטית היא FeSi75 עם אלומיניום מקסימלי של 1.5 אחוז תחת GB/T 2272, והמפרט הבינלאומי המתאים הוא ISO 5445.

סגסוגת והשפעתה על תכונות הפלדה

סיליקון מסויג בכוונה כדי להעלות חוזק, קשיות ותגובה אלסטית, להגביר את החדירות המגנטית ולהפחית את אובדן ההיסטרזיס בפלדות חשמליות. תוספת הסיליקון משפיעה גם על עמידות החמצון ועל חוזק-טמפרטורות גבוהות. תכולת סיליקון אופיינית לפי משפחת פלדה מוצגת להלן; אלו טווחי ייצור רגילים ולא מגבלות מפרט, ותקן המוצר הרלוונטי תמיד קובע את הדרישה בפועל.

עבור פלדות חשמליות, רמת הסיליקון נשלטת על פי תקן מוצר ייעודי כמו EN 10106, שבו ייעוד הציון מגדיר את ההפסד הכולל הספציפי המרבי ואת העובי הנומינלי, כך שספק הפרוזיליקון צריך לעבוד לפי חלון סיליקון ואלומיניום הדוק ולא לטווח רחב.

חומר מפחית עבור סגסוגות ברזל נמוכות-פחמן

סיליקון ברזיליקון גבוה-וסגסוגות סיליקטיות קשורות משמשים בתעשיית סגסוגת הברזל כחומרי הפחתה, במיוחד לייצור סגסוגות ברזל נמוכות-פחמן בדרך הסיליקותרמית. בתהליך זה הסיליקון במפחית לוקח חמצן מהעפרות או תרכיז התחמוצת, ומשאיר מתכת פחמן נמוכה- וסיג עשיר בסיליקה-. זהו מסלול הייצור הסטנדרטי של פרומנגן פחמן נמוך- ופחמן פרוכרום נמוך-, שבו איסוף פחמן ממפחית פחמן יהיה בלתי מתקבל על הדעת.

חיסון ברזל יצוק

נוסף לברזל יצוק, פרוסיליקון פועל כחומר חיסון. הוא מונע היווצרות של קרבידים, מקדם משקעים של גרפיט ובברזל רקיע, תומך בכדוריות לאחר הטיפול במגנזיום. ההשפעות הניתנות למדידה הן פחות קרבידים מצננים, יותר תאים אוקטיים וצורת פתיתי גרפיט עדינה ומפוזרת יותר בהערכת תרשימי הסיווג של ISO 945-1 או ASTM A247. גודל התוספת הוא בדרך כלל כדי להתמוסס במהירות, וזו הסיבה שציונים גרגירים ועדינים משמשים ל-חיסון בזרם ובתבנית.

יישומים תעשייתיים משניים

אבקת פרוסיליקון משמשת כמדיום מרחף צפוף בעיבוד מינרלים, כאשר תרחיף של חלקיקים דקים,- בצפיפות גבוהה במים מספק את המדיום הכבד להפרדה בצפיפות. בייצור מתכלים לריתוך, פרוסיליקון הוא מרכיב סטנדרטי של תכשירי ציפוי אלקטרודות, כאשר הוא משמש כמקור מסיר חמצון וסגסוגת בבריכת הריתוך. ציוני סיליקון- גבוהים מזינים גם את מגזרי הכימיקלים והאלקטרוניקה, כחומר גלם לייצור סיליקון וכחומר ביניים בהכנת סיליקון בדרגת מוליכים למחצה-.

שאלות נפוצות

Q:איזו כיתה פרוסיליקון משמשת לסילוק חמצון פלדה?
ת: FeSi75 היא דרגת ייצור פלדה רגילה, עם תכולת סיליקון מינימלית של 75 אחוז ותכולת אלומיניום מקסימלית של 1.5 אחוז תחת GB/T 2272. דרגות נמוכות יותר כגון FeSi65 משמשות כאשר מועדפת תשומה נמוכה יותר של סיליקון או מבנה עלות שונה.

Q:כמה סיליקון קיים בפלדת פחמן רגילה?
ת: רמת שארית טיפוסית לאחר דה-אוקסידציה היא 0.15 עד 0.35 אחוז. פלדות מבניות נושאות בדרך כלל 0.40 עד 1.75 אחוזים, ופלדות חשמליות 2 עד 3 אחוזים או יותר, כאשר הסיליקון הוא תוספת סגסוגת מכוונת.

Q:מדוע משתמשים בסיליקון ברזל לייצור סגסוגות ברזל נמוכות-בפחמן?
ת: מכיוון שסיליקון יכול להפחית את תחמוצת העפרות מבלי להכניס פחמן. מסלולי הפחתת- מבוססי פחמן יעלו את תכולת הפחמן של המוצר מעל למפרט הפחמן הנמוך-.

Q:האם ניתן להשתמש באותה דרגת פרוסיליקון בפלדה ובברזל יצוק?
ת: לעתים קרובות כן, אבל הגודל שונה. ייצור פלדה משתמש בדרך כלל בגוש להוספת תנור או מצקת, בעוד שמפעלי יציקה מעדיפים חומר גרגירי או עדין עבור חיסון, כך ששני היישומים מסופקים בדרך כלל לפי מפרטי גודל חלקיקים שונים.

Q:מהי אבקת הסיליקון המשמשת למטלורגיה חיצונית?
ת: השימוש העיקרי הלא-מתכותי הוא כתרחיף בינוני כבד בעיבוד מינרלים, שבו משתמשים באבקה דקה -בצפיפות גבוהה במים להפרדה על בסיס צפיפות-. ציפוי אלקטרודות ריתוך הם יישום אבקה משמעותי שני.