1. Khử oxy – Loại bỏ oxy có hại
Trong quá trình luyện thép, oxy vẫn hòa tan trong thép nóng chảy. Nếu không được loại bỏ sẽ gây ra hiện tượng xốp, giòn, cơ tính kém. Ferro silicon hoạt động như một chất mạnh mẽchất khử oxy. Silicon có ái lực cao với oxy, tạo thành silicon dioxide (SiO₂) nổi lên bề mặt dưới dạng xỉ. Một loại thép carbon thông thường cần 0,1–0,3% silicon, trong khi các loại thép cao hơn đòi hỏi nhiều hơn. Nếu không có ferrosilicon, việc sản xuất thép sạch và bền sẽ gần như không thể thực hiện được.
2. Yếu tố hợp kim – Cải thiện tính chất cơ học
Ngoài khả năng khử oxy, silicon còn là chìa khóanguyên tố hợp kimbằng cả thép và gang:
Bằng thép:Silicon làm tăng độ bền, độ cứng, độ đàn hồi và khả năng chống oxy hóa. Thép lò xo (ví dụ: 55Si7) chứa 1,5–2,2% silicon cho cường độ năng suất cao. Thép điện (thép silicon) sử dụng 1–4,5% silicon để giảm tổn thất trễ và cải thiện tính thấm từ.
Bằng gang:Silicon thúc đẩy sự hình thành than chì, kiểm soát hàm lượng cacbua và tăng cường tính lưu động. Gang xám thường chứa 1,5–2,5% silicon, trong khi sắt dẻo dao động từ 2,0–3,0% tùy thuộc vào độ dày của mặt cắt.
3. Cấy – Kiểm soát vi cấu trúc
Trong các xưởng đúc, ferrosilicon (đặc biệt là các loại silicon-cao cấp có canxi và nhôm) được sử dụng làmchế phẩmcho cả sắt xám và sắt dẻo. Thêm 0,1–0,3% FeSi ngay trước khi đúc sẽ làm tăng các vị trí tạo mầm than chì, tạo ra than chì mịn hơn, phân bố đồng đều hơn. Điều này giúp loại bỏ hiện tượng lạnh (cacbua cứng) ở các phần mỏng, cải thiện khả năng gia công và tăng cường độ bền kéo lên 10–20%.
4. Các lớp và ứng dụng điển hình
| Cấp | Nội dung silicon | Công dụng chính |
|---|---|---|
| FeSi 75% | 75% Si | Chất khử oxy và chất bổ sung hợp kim tiêu chuẩn cho thép |
| FeSi 65% | 65% Si | Giải pháp thay thế-hiệu quả về mặt chi phí cho việc cấy gang |
| FeSi 45% | 45% Si | Các ứng dụng{0}}cấp thấp hơn, thường làm từ vật liệu tái chế |
| FeSi có độ tinh khiết-cao | 75–90% Si | Thép điện, hợp kim đặc biệt (Al, Ca, Ti thấp) |
5. Quy trình sản xuất
Ferro silic được sản xuất trong lò hồ quang chìm sử dụng thạch anh (SiO₂), nguồn sắt (quy mô nhà máy, phế liệu) và chất khử cacbon (than cốc, than đá). Phản ứng tiêu thụ khoảng 8.000–9.000 kWh mỗi tấn, khiến chi phí năng lượng trở thành yếu tố chính. Trung Quốc chiếm hơn 70% sản lượng FeSi toàn cầu, tiếp theo là Nga, Na Uy và Brazil.
Phần kết luận
Từ khử oxy cho thép lỏng đến tăng cường lò xo, cải thiện tính chất từ tính và cấy vào gang, ferrosilicon tiếp xúc với gần như mọi tấn kim loại được sản xuất trên toàn thế giới. Tính linh hoạt và các chức năng thiết yếu của nó giải thích tại sao nó vẫn là một trong những hợp kim sắt được tiêu thụ nhiều nhất trên toàn cầu, với sản lượng hàng năm vượt quá 7 triệu tấn.
Tóm lại: nếu không có ferrosilicon, hoạt động sản xuất thép và gang hiện đại sẽ mất hiệu quả, chất lượng và tính nhất quán.
