Ferrosilicium und Silicomangan: Die beiden Arbeitspferde-Ferrolegierungen
Ferrosilicium und Silicomangan sind die beiden am häufigsten verwendeten Ferrolegierungen bei der Stahlherstellung und beide sind für den Prozess unverzichtbar. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, als Desoxidationsmittel und Legierungsmittel zu fungieren: Sie entfernen überschüssigen Sauerstoff und Schwefel aus geschmolzenem Stahl und passen die Chemie so an, dass der fertige Stahl seinen mechanischen und Leistungsspezifikationen entspricht.
Das Konsumverhalten hat sich in den letzten Jahren verändert. Da Silikomangan sowohl die Hitze desoxidiert als auch den Mangangehalt des Stahls erhöht, was die Festigkeit erhöht, hat es im Vergleich zu Ferrosilizium einen immer größeren Anteil an der Desoxidationsleistung. Ferrosilicium bleibt für die Siliziumlegierung, für siliziumberuhigte Stahlsorten und separat für das Schmelzen von Magnesiummetall unerlässlich.
Güten und typische Spezifikationen
| Produkt | Typische Note | Schlüsselanalyse | Gängige Größen |
|---|---|---|---|
| Ferrosilicium | FeSi75, FeSi72, FeSi65 | Siliziumgehalt je nach Sorte, Rest Eisen mit kontrolliertem Aluminium und Kohlenstoff | 10 - 50 mm Klumpen, 0.2 - 3 mm Granulat, Pulver |
| Silicomangan | SiMn 6517, SiMn 6014 | Mangan und Silizium nach Gehalt, kontrollierter Kohlenstoff und Phosphor | 10 - 50 mm Stück, feiner gesiebte Fraktionen auf Anfrage |
Ferrosiliciumsorten sind nach ihrem Siliziumgehalt benannt, sodass FeSi75 etwa 75 % Silizium enthält. Silicomangan-Sorten werden nach dem gemeinsamen Mangan- und Siliziumgehalt benannt, sodass SiMn 6517 etwa 65 % Mangan und 17 % Silizium anstrebt. Beide Familien werden als graue Klumpen geliefert und können beide zerkleinert und gesiebt werden, wenn eine feinere Fraktion für Pfannenzugaben benötigt wird, was die Wägegenauigkeit und Auflösungsgeschwindigkeit verbessert.
Verwendung als Desoxidationsmittel
Die Stahlherstellung ist ein Prozess, bei dem geschmolzenes Eisen durch Einblasen von Sauerstoff oder durch Zugabe von Oxidationsmitteln entkohlt und von schädlichen Verunreinigungen wie Phosphor und Schwefel befreit wird. Bei der Umwandlung von Roheisen in Stahl steigt der Sauerstoffgehalt des Bades und dieser Sauerstoff liegt als Eisenoxid in der Stahlschmelze vor. Wenn der überschüssige Sauerstoff im Stahl verbleibt, kann die Hitze nicht in einen gesunden Knüppel gegossen werden und die mechanischen Eigenschaften werden nicht erreicht.
Abhilfe schafft die Zugabe von Elementen, deren Affinität zu Sauerstoff stärker ist als die von Eisen und deren Oxide sich leicht in die Schlacke austreiben lassen. Die Affinität der häufigsten Elemente zu Sauerstoff in geschmolzenem Stahl reicht von schwach bis stark: Chrom, Mangan, Kohlenstoff, Silizium, Vanadium, Titan, Bor, Aluminium, Zirkonium und Kalzium. Diese Reihenfolge ist der Grund, warum Eisenlegierungen auf der Basis von Silizium, Mangan, Aluminium und Kalzium die Standard-Desoxidationsmittel bei der Stahlherstellung sind und warum Ferrosilizium und Silikomangan in fast jeder Schmelze eingesetzt werden.
Verwendung als Legierungsmittel
Legierungselemente senken nicht nur den Verunreinigungsgehalt von Stahl: Sie verändern die chemische Zusammensetzung und damit die Eigenschaften. Zu den Legierungselementen im alltäglichen Gebrauch zählen Silizium, Mangan, Chrom, Molybdän, Vanadium, Titan, Wolfram, Kobalt, Bor und Niob. Stähle, die unterschiedliche Legierungselemente und unterschiedliche Mengen davon enthalten, verhalten sich völlig unterschiedlich, weshalb Stahlsorten um ihre Legierungsspezifikation herum geschrieben werden. Silizium erhöht die Festigkeit und den elektrischen Widerstand und ist in Transformatoren- und Federstählen unerlässlich; Mangan erhöht die Härtbarkeit und Festigkeit und verbindet sich mit Schwefel, um seine schädliche Wirkung zu kontrollieren.
Verwendung als Reduktionsmittel
Ferrosilicium fungiert als Reduktionsmittel bei der Herstellung anderer Ferrolegierungen, einschließlich Ferromolybdän und Ferrovanadium.
Eine Silizium-Chrom-Legierung wird als Reduktionsmittel zum Raffinieren von Ferrochrom mit mittlerem und niedrigem Kohlenstoffgehalt verwendet.
Silicomangan wird auf die gleiche Weise zur Raffinierung von Ferromangan mit mittlerem und niedrigem Kohlenstoffgehalt verwendet.
Ferrosilicium dient auch als Reduktionsmittel bei der silikothermischen Herstellung von Magnesiummetall, einem separaten und wichtigen Absatzmarkt für die Legierung.
Wahl zwischen Ferrosilicium und Silicomangan
Wählen Sie Silikomangan, wenn die Hitze eine Desoxidation und gleichzeitig eine Manganzugabe erfordert.
Wählen Sie Ferrosilizium, wenn das Ziel eine Siliziumlegierung, siliziumberuhigter Stahl oder eine Reduzierung in einem nachgelagerten Ferrolegierungsprozess ist.
Passen Sie die Größe an den Zugabepunkt an: grobe Klumpen für die Ofenbeschickung, gesiebtes Granulat für die Pfannenbesatzung.
Kontrollieren Sie Kohlenstoff und Phosphor in der Spezifikation, da diese Rückstände in den Stahl gelangen.
Fordern Sie die Chargenanalyse an und bewahren Sie sie zusammen mit dem Hitzeprotokoll auf, damit das Desoxidationsgleichgewicht überprüft werden kann, falls der Guss den Test nicht besteht.
Häufig gestellte Fragen
F: Was ist die Hauptverwendung von Ferrosilicium und Silicomangan?
Beide werden hauptsächlich als Desoxidationsmittel und Legierungsmittel bei der Stahlherstellung verwendet. Sie entfernen überschüssigen Sauerstoff und Schwefel aus geschmolzenem Stahl und passen seine chemische Zusammensetzung an die erforderliche Qualität an.
F: Warum ersetzt Silikomangan Ferrosilizium bei der Desoxidation?
Da Silikomangan die Hitze desoxidiert und gleichzeitig Mangan hinzufügt, wodurch die Festigkeit des Stahls erhöht wird, ist der Dosierungsanteil von Silikomangan als Desoxidationsmittel über den von Ferrosilicium gestiegen.
F: Welche Elemente haben eine stärkere Affinität zu Sauerstoff als Eisen?
Von schwach bis stark eingestuft: Chrom, Mangan, Kohlenstoff, Silizium, Vanadium, Titan, Bor, Aluminium, Zirkonium und Kalzium. Zur Desoxidation werden daher Eisenlegierungen auf Basis von Silizium, Mangan, Aluminium und Kalzium eingesetzt.
F: Was bedeuten die Klassennamen?
FeSi75 bedeutet Ferrosilizium mit rund 75 % Silizium. SiMn 6517 bedeutet Silikomangan mit etwa 65 % Mangan und 17 % Silizium. Höhere Siliziumqualitäten erzielen im Allgemeinen einen höheren Preis.
F: Kann Ferrosilizium außerhalb der Stahlherstellung verwendet werden?
Ja. Ferrosilicium ist ein Reduktionsmittel zur Herstellung von Ferromolybdän, Ferrovanadium und anderen Legierungen und wird auch zum Schmelzen von Magnesiummetall verwendet.
F: Welche Größe sollte bestellt werden?
Eine Klumpengröße von 10 - 50 mm eignet sich für die Ofenbeschickung, während gesiebtes Granulat und Pulver sich schnell in der Pfanne auflöst und eine genauere Dosierung für die endgültige Feinabstimmung der Analyse ermöglicht.