Die Hauptanwendung: Desoxidation in der Stahlherstellung
Silizium hat eine starke Affinität zu Sauerstoff, daher wird Ferrosilizium dem Stahl zugesetzt oder hinzugefügt, um gelösten Sauerstoff zu entfernen und Porosität und Oxiddefekte im Gussprodukt zu verhindern. Da bei der Reaktion Wärme freigesetzt wird, unterstützt sie auch das thermische Gleichgewicht der Pfanne. Bei beruhigten und halbberuhigten Stählen wird Ferrosilicium in der Pfanne in Mengen zugegeben, die durch den angestrebten Siliciumgehalt und den Restsauerstoff bestimmt werden, und die Zugabe wird normalerweise mit Mangan kombiniert, damit die Desoxidationsprodukte als flüssige Schlacke entfernt werden können. Das im Stahl verbleibende Silizium trägt auch zur Festigkeit und zu den elektrischen Eigenschaften von Siliziumstählen bei, deren Siliziumgehalt mehrere Prozent betragen kann und eher ein bewusster Legierungszusatz als ein Desoxidationsrückstand ist.
Praxis der Gusseisenimpfung und Nodularisierung
In Gießereien wird Ferrosilicium als Impfmittel verwendet, um die Graphitstruktur von Gusseisen zu kontrollieren, die Bildung von feinem, gleichmäßigem Graphit zu fördern und Abkühlung und Karbide zu reduzieren. Kleine kontrollierte Zugaben spät im Gießstrahl verbessern die mechanischen Eigenschaften und die Bearbeitbarkeit des Gussstücks, und die Wirkung hängt stark vom Aluminium- und Kalziumgehalt der Impfmittelsorte ab, weshalb Gießereisorten zu strengeren Grenzwerten gekauft werden als Massenstahlsorten. Ferrosilicium wird auch bei der Herstellung von Sphäroguss oder Sphäroguss eingesetzt, wo es die Sphäroidisierungsbehandlung unterstützt, sowie bei der Herstellung von siliciumhaltigen Spezialeisen. Bei all diesen Anwendungen sind das Lösungsverhalten und die Größe der Zugabe wichtig, daher werden Sorten in einem definierten Größenbereich für den Gießereiprozess geliefert.
Magnesiumproduktion und andere Verwendungen
Eine große Menge Ferrosilicium wird im Pidgeon-Prozess zur Magnesiumproduktion verbraucht, bei dem kalzinierter Dolomit unter Vakuum und hoher Temperatur durch Ferrosilicium reduziert wird, um Magnesiumdampf freizusetzen. Diese Anwendung erfordert einen Typ mit kontrollierter Chemie und konsistenter Reaktivität und ist in einigen Regionen ein wesentlicher Nachfragetreiber. Ferrosilizium wird auch bei der Herstellung von Schweißelektrodenbeschichtungen, bei der Herstellung bestimmter Schleifmittel und feuerfester Materialien sowie als Siliziumquelle bei der Herstellung anderer Legierungen verwendet. In der Silizium- und Aluminiumindustrie kann es als Zwischenprodukt fungieren, und aufgrund seiner hohen Dichte werden geringe Mengen in der Mineralverarbeitung und bei der Trennung schwerer Medien verwendet.
Die Hauptklassen und wie sie sich unterscheiden
Ferrosilicium wird durch seinen Siliziumgehalt bezeichnet. FeSi75 enthält etwa 75 Prozent Silizium und ist die Standardqualität für die Stahlherstellung und Gießerei, wobei die Grenzwerte für Aluminium und Kohlenstoff je nach Lieferant und Anwendung variieren können. Die Sorten FeSi72 und FeSi70 dienen ähnlichen Massenanwendungen, bei denen ein etwas geringerer Siliziumgehalt akzeptabel ist. FeSi65 wird in der Stahlherstellung und in einigen Gießereien eingesetzt. Die Sorten FeSi45 und FeSi50, die oft aus einer anderen Charge hergestellt werden, werden dort eingesetzt, wo ein geringerer Siliziumgehalt und niedrigere Kosten angemessen sind, einschließlich bei einigen Magnesium- und Desoxidationsanwendungen. Die niedrigeren Siliziumqualitäten enthalten im Allgemeinen einen höheren Aluminium- und Kohlenstoffgehalt und sind nicht geeignet, wenn eine strenge Chemie erforderlich ist.
Spezifikations-, Größen- und Kaufprüfungen
Spezifikationen wie ISO 5445 und GB/T 2272 definieren den Siliziumgehalt, die Aluminium-, Kohlenstoff-, Schwefel- und Phosphorgrenzwerte sowie die Größenbereiche, und Verträge verweisen normalerweise auf eine Sortenbezeichnung und einen Größenbereich zusammen. Übliche Bandgrößen sind 10 bis 50 Millimeter, 10 bis 100 Millimeter und 3 bis 10 Millimeter, mit Fein- und Pulverqualitäten für spezielle Anwendungen. Käufer sollten das Chargenanalysezertifikat anfordern, die Größenverteilung und den Feinanteil überprüfen, Feuchtigkeit und Verpackung bestätigen und sicherstellen, dass die Sortenbezeichnung mit den Prozessanforderungen übereinstimmt, da eine Impfmittelsorte und eine Bulk-Desoxidationssorte nicht austauschbar sind. Die Konsistenz zwischen den Chargen ist oft wertvoller als ein geringfügig niedrigerer Preis, da ein sich ändernder Aluminiumgehalt das Verhalten der Zugabe im Ofen oder in der Pfanne verändert.
Häufig gestellte Fragen
F: Wofür wird Ferrosilicium hauptsächlich verwendet?
Seine größte Verwendung ist die Desoxidation und Siliziumlegierung bei der Stahlherstellung, gefolgt von der Impfung und Behandlung von Gusseisen und der Verwendung als Reduktionsmittel bei der Magnesiumproduktion.
F: Was sind die gängigen Ferrosiliciumqualitäten?
FeSi75 ist die Standardqualität mit etwa 75 Prozent Silizium, wobei FeSi72 und FeSi70 für ähnliche Massenanwendungen, FeSi65 und FeSi50 für allgemeine Anwendungen und FeSi45 für kostengünstigere Anwendungen vorgesehen sind.
F: Warum ist der Aluminiumgehalt in Ferrosilicium wichtig?
Aluminium beeinflusst das Impfverhalten der Legierung in Gusseisen und trägt zur Restchemie im Stahl bei. Daher werden Gießerei- und kritische Güten mit strengeren Aluminiumgrenzwerten als Massengüten gekauft.
F: Welche Ferrosiliciumgröße wird normalerweise geliefert?
Übliche Bänder sind 10 bis 50 Millimeter, 10 bis 100 Millimeter und 3 bis 10 Millimeter, wobei bestimmte Bänder und Pulverqualitäten für die verwendete Beschickungs- oder Zugabemethode ausgewählt werden.
F: Welche Normen gelten für Ferrosilizium?
ISO 5445 und GB/T 2272 sind weithin referenzierte Spezifikationen und legen den Siliziumgehalt, die Grenzwerte für Verunreinigungen und Größenbereiche für die Hauptqualitäten fest.
F: Wie wird Ferrosilizium zur Herstellung von Magnesium verwendet?
Beim Pidgeon-Verfahren wird kalzinierter Dolomit im Vakuum bei hoher Temperatur durch Ferrosilizium reduziert, wodurch Magnesiumdampf freigesetzt wird, der anschließend kondensiert.