מדוע פלדה מושחרת מהחמצן בסוף החום
חמצן המומס בפלדה נוזלית הוא המקור לרוב הפגמים המופיעים בהמשך ביציקה. במהלך ייצור הפלדה, ההיתוך מתחמצן בכוונה כדי להסיר פחמן ואלמנטים לא רצויים אחרים, ולכן השלב האחרון של החום צריך להפוך את המצב הזה: החמצן המומס נקשר לתחמוצת מוצקה שניתן להסיר לפני שהפלדה מתמצקת. אם הוא נשאר בתמיסה, הוא מגיב שוב במהלך ההתמצקות והמוצרים נשארים במטיל או בגדיל כתכלילים, חורי נשיפה ופגמים פני השטח.
דה-אוקסידציה היא אפוא שלב כימי מבוקר, לא שטיפה. למסיר החמצון חייבת להיות זיקה גבוהה לחמצן, התחמוצת שלו חייבת להיות מסוגלת לצוף החוצה מההמסה, והעודף של האלמנט המוסף חייב להיות מקובל בפלדה המוגמרת. פרוסיליקון עומד בכל שלושת התנאים לסיליקון, וזו הסיבה שבגללה משתמשים בתוספות נושאות סיליקון כמעט בכל מסלול ייצור פלדה.
Ferrosilicon 45: הרכב ומיקום בטווח
Ferrosilicon 45, הכתוב ב-FeSi45, הוא חבר הסיליקון התחתון- ממשפחת הסיליקון, עם טווח סיליקון של 40.0 עד 47.0 אחוזים. הוא משמש כמסיר חמצון וכחומר סגסוג, והוא מתחרה בדרגות הגבוהות יותר בכלכלה ולא בביצועים: סגסוגת זולה יותר הנושאת פחות סיליקון, מסומנת שבה תוספת הסיליקון יכולה להיות גדולה יותר מבלי לדחוף את הפלדה מהמפרט, ושבה ניתן לסבול את שאריות האלומיניום הגבוהות יותר האופייניות לדרגות הסיליקון הנמוכות-.
| דֶגֶם | סי (%) | Mn (%) מקסימום | Cr (%) מקסימום | P (%) מקסימום | S (%) מקסימום | אל, קה, סי |
|---|---|---|---|---|---|---|
| FeSi45 | 40.0 - 47.0 | 0.70 | 0.50 | 0.04 | 0.02 | שְׂרִידִי; מגבלות ספציפיות המוסכמות לפי מפרט |
המידות מסופקות כשברים מרוסקים ולא כרצף-של-בלוקים של תנורים, מכיוון ששיטת ההוספה מחליטה באיזו מהירות הסגסוגת צריכה להתמוסס.
0-3 מ"מ: חומר עדין לתוספות מצקת ולהזרקת חוט, מתמוסס כמעט מיד
3-10 מ"מ: שבר ביניים לגיזום מצקת והוספה רציפה
10-50 מ"מ: גוש לשימוש כללי עבור עמדות טעינה
50-100 מ"מ: גוש גס לתוספות גדולות יותר כאשר זמן הפירוק אינו קריטי
אריזה סטנדרטית היא שקית של 25 ק"ג או שקית ג'מבו של 1 מ"ט, כשהגודל והאריזה מיוצרים לפי דרישת הקונה ולא מקטלוג קבוע.
שחרור משקעים ופיזור עם סיליקון
לסיליקון יש זיקה חזקה לחמצן, והשילוב משמש בשתי דרכים. בהתחמצנות המשקעים מוסיפים את מסיר החמצון ישירות להמסה, וסיליקון מתחבר עם חמצן מומס ויוצרים חלקיקי סיליקה שצריכים לגדול ולצוף החוצה לתוך הסיגים. בסילוק חמצון באמצעות דיפוזיה החמצן אינו מותקף בפלדה עצמה: הוא מונע לתוך סיגים מפחיתים שמחזיק את תכולת החמצן נמוכה, ותוספת -הנושאת סיליקון עוזרת לשמור על הסיגים במצב תגובתי.
החלקיקים המיוצרים על ידי משקעים הם הפרט הקריטי. סיליקה קטנה ומפוזרת דק נשארת תלויה ומסתיימת במוצר, בעוד שחלקיקים שגדלים ועולים נספגים על ידי הסיגים, כך שתרגול ההוספה נועד לעודד צמיחה וציפה. תרגול ייצור פלדה משלב אפוא את שני המנגנונים: תוספת משקעים חזקה כדי להרוג את ההמסה במהירות, ולאחריה משטר סיגים שממשיך להוריד את תכולת החמצן בזמן שהחום מועבר ויוצק.
מה הסיליקון עושה לפלדה מעבר להתחמצנות
הסיליקון שנותר בפלדה הוא אלמנט סגסוג בפני עצמו. הוספת כמות מבוקרת של סיליקון מעלה את החוזק, הקשיות והגמישות של הפלדה, וזו הסיבה שאותה תוספת המגנה על חום מחמצן עשויה להיות גם חלק מהמפרט של הציון המוגמר. סיליקון מגביר את ההתנגדות החשמלית ומייצב פריט, כך שהוא מופיע בפלדות סיליקון, פלדות קפיצים ובדרגות יציקה עם רמות סיליקון מכוונות.
ההבחנה שחשובה בייצור היא בין הסיליקון הדרוש להסרת חמצן לבין הסיליקון שצוין בניתוח הסופי. מסיר חמצון נבחר כך שהשארית לאחר ההתחמצנות נוחתת בתוך החלון הנדרש; אם ההמסה זקוקה ליותר סיליקון ממה שההתחמצנות דורשת, העודף מתווסף כשלב סגסוג, ואם סיליקון ההתחמצנות לבדו יחרוג מהמגבלה, נבחר במקום זאת כיתה עם תכולת סיליקון שונה.
בקרת איכות: בדיקות חוזרות וספקטרומטריה
מכיוון שמסיר חמצון נשפט לפי הכמות הקטנה של אלמנט שיורי שהוא משאיר אחריו, הניתוח שלו צריך להיות אמין. הזמנות Ferrosilicon 45 נבדקות בדרך כלל יותר מארבע פעמים מחומר גלם למוצר מוגמר, המכסות את חומרי המטען הנכנסים, תהליך ההיתוך והמגרש הארוז, כאשר כל בדיקה מתבצעת על ידי ספקטרומטריה וניתוח כימי ולא על ידי בדיקה חזותית של השבר.
ספקטרומטריית קרני רנטגן- היא הכלי הרגיל. קרני X- מעוררות את המדגם וכל יסוד פולט קווי אנרגיה ואורך גל אופייניים שעוצמתם מומרת על ידי תוכנה להרכב כימי מלא, כך שבדיקה בודדת מדווחת על כל היסוד שהוגדר תוך כחמש דקות. השיטה היא פיזיקלית ולא כימית, ולכן היא אינה מגיבה עם הדגימה או צורכת אותה, מה שמאפשר לשמור את אותה דגימה ולבדוק מחדש- מאוחר יותר. המכשיר מקבל דגימות מוצקות, נוזליות ואבקה, והוא מספיק מדויק כדי לזהות את ההבדלים הקטנים בין מגרש FeSi45 אחד למשנהו, שאחרת היו בלתי נראים עד שחום נכשל בניתוח הסופי שלו.
דגימות שנשמרו, תעודת ניתוח לכל מגרש ואפשרות לבדיקת-צד שלישי לפני-משלוח משלימות את השרשרת. עבור מפעל פלדה, התיעוד הזה הוא מה שמאפשר לקבל סגסוגת ברזל נכנסת על סמך בדיקת הספק, כאשר הניתוח של המפעל עצמו משמש כאישור ולא כמדידה אמיתית ראשונה של המגרש.
שאלות נפוצות
ש: למה משמש ferrosilicon 45?
הוא משמש כמסיר חמצון וחומר מתג בייצור פלדה, מסיר חמצן מומס בשלב הסופי של החום ותורם סיליקון לניתוח הפלדה המוגמר.
ש: מדוע להשתמש ב-FeSi45 במקום ב-FeSi75?
FeSi45 מכיל פחות סיליקון לטון ועולה פחות, ולכן הוא נבחר היכן שתוספת גדולה יותר מקובלת או כאשר מפרט הסיליקון הסופי משאיר לו מקום, בעוד FeSi75 מספק את אותו סיליקון עם פחות משקל סגסוגת ואלומיניום נמוך יותר.
ש: מה המשמעות של שחרור משקעים?
המשמעות היא הוספת מייצר תחמוצת חזק ישירות להמסה, כך שסיליקון מתאחד עם חמצן מומס וחלקיקי הסיליקה המתקבלים עולים לתוך הסיגים.
ש: באיזו מהירות מתמוסס פרוסיליקון במצקת?
ההתמוססות תלויה בעיקר בגודל: 0-3 מ"מ מתמוסס כמעט מיד, בעוד שגוש 10-50 מ"מ או 50-100 מ"מ זקוק לזמן ומספיק חום-על, ולכן השבר מותאם לשיטת ההוספה.
ש: כמה פעמים נבדק מגרש FeSi45?
השגרה הרגילה היא יותר מארבע בדיקות לכל הזמנה, המכסה חומרי גלם, תהליך ההיתוך והמוצר המוגמר, על ידי ספקטרומטריה וניתוח כימי.
ש: האם ניתן לספק את FeSi45 בגודל ובאריזה מותאמים אישית?
כֵּן. ריסוק והקרנה מייצרים שברי ביניים, וניתן להחליף את האריזה בין שקיות של 25 ק"ג לשקיות ג'מבו של 1 מ"ט, כשהגודל, הצורה והאריזה נקבעים לפי ההזמנה.
