Mis on ferrosilikoon?
Ferro räni on rauast{0}}ränisulam, mis on toodetud kvartsi (SiO₂) karbotermilisel redutseerimisel süsiniku redutseerijatega sukeldatud elektrikaareahjudes. Kaubanduslike klasside nominaalne ränisisaldus on umbes 15–90%, kusjuures FeSi 45, FeSi 65, FeSi 70, FeSi 72 ja FeSi 75 on kõige levinumad metallurgilised kvaliteediklassid. Selle väärtus metallurgias tuleneb räni tugevast afiinsusest hapniku suhtes ning võimest muuta raua ja terase struktuuri: räni eemaldab sulametallist lahustunud hapniku, suurendab terase tugevust ja kõvadust ning muudab süsiniku sadestumisviisi malmis.
Terase tootmine: deoksüdeerimine ja legeerimine
Terase tootmisel lisatakse vahukulbi desoksüdeerijana ferrosiliikoon. Sulaterases lahustunud hapnik reageerib räniga, moodustades ränidioksiidi (SiO₂), mis hõljub räbu sisse, hoides ära puhumisaukude, nööpnõelte ja oksiidisulgude teket, mis muidu nõrgestaksid valmistoodet. FeSi 75 on selle kohustuse jaoks kõige laialdasemalt kasutatav klass, kuna selle kõrge ränisisaldus tagab tugeva deoksüdatsiooni kilogrammi lisatud sulami kohta. Lisaks deoksüdatsioonile on räni omaette legeeriv element: see suurendab süsinikterase, legeerterase ja roostevaba terase voolavuspiiri, kõvadust ja kulumiskindlust ning parandab elektriliste klasside magnetilisi omadusi. Surnud ja pool{5}}tõrjutud terastes kontrollib räni tahkumise ajal ka süsiniku aktiivsust, andes puhtama terastruktuuri.
Malmivalukojad: grafitiseerimine ja voolavus
Halli malmi ja kõrgtugeva malmi tootmisel toimib ferrosilikoon inokulandi ja grafitiseeriva ainena. Vahetult enne valamist lisatud annab tuumad, mis soodustavad süsiniku sadestumist grafiidina, mitte kõva, rabeda tsementiidina (valge raud). Tulemuseks on peenem grafiit, õhukeste osade jahedus ja ühtlasemad mehaanilised omadused kogu valandil. Räni suurendab ka sularaua voolavust, aidates valukodadel täita keerulisi vorme ja toota õhukesi -seinalisi, defektideta{4}}valandeid. Valuinokulandid valmistatakse tavaliselt kontrollitud kaltsiumi- ja alumiiniumisisaldusega FeSi 75-st, mida sageli tarnitakse tihedate fraktsioonidena, näiteks 0,2–0,7 mm, 1–3 mm või 3–8 mm ühtlase lahustumiskineetika tagamiseks.
Magneesiumi tootmine: Pidgeoni protsess
Ferro räni on peamine redutseerija Pidgeoni protsessis, mis on domineeriv viis kaltsineeritud dolomiidist magneesiumi metalli tootmiseks. Selles kõrgtemperatuurilises-vaakumretortiprotsessis reageerib FeSi 75 räni magneesiumoksiidiga ligikaudu 1150–1200 kraadi juures, vabastades magneesiumiauru, mis kondenseerub ja valatakse valuplokkideks. Iga tonn magneesiumimetalli tarbib tavaliselt märkimisväärses koguses ferrosilikooni, mistõttu FeSi on magneesiumitootjate jaoks üks suurimaid muutuvkuluartikleid. Räni sama redutseerivat jõudu kasutatakse ka teistes kaevandusmetallurgia rakendustes, sealhulgas teatud ferrosulamite ja spetsiaalsete metallide tootmisel.
Keevituselektroodid ja elektrilised terased
Ferroräni kasutatakse keevituselektroodide katete ja räbustide valmistamiseks, kus selle legeerimis- ja deoksüdeerimiskäitumine stabiliseerib kaare ja kontrollib keevismetalli koostist. See on ka trafodes, mootorites ja generaatorites kasutatavate elektriliste räniteraste tooraine: räni suurendab elektritakistust ja vähendab pöörisvoolukadusid, parandades energiatõhusust. Nendes rakendustes on puhtuse kontroll ja ühtlane osakeste suurus olulisemad kui tavaliste terasetoodete puhul.
Õige FeSi klassi valimine
Klassi valik algab nõutava räni tarnega sulatise tonni kohta. FeSi 45 (umbes 41-47% Si) on odavam valik hulgidesoksüdatsiooniks, kus pole vaja suurt räni kogumist. FeSi 65 ja FeSi 70 sobivad mõõdukate räni sihtmärkidega legeerimiseks. FeSi 72 ja FeSi 75 pakuvad suurimat räni massiühiku kohta, minimeerides sulami lisamist, räbu ülekandumist ja lisandite sisendit, mistõttu FeSi 75 domineerib inokuleerimisel ja magneesiumi vähendamisel. Tükkide suurus on võrdselt oluline: 10-50 mm ja 50-100 mm tükid sobivad kulbide lisamiseks ja ahju laadimiseks, samas kui peeneid ja pulbreid kasutatakse brikettimiseks, süstimiseks või paagutamiseks.
KKK
K1: Kas ferrosiliikoon on sama mis räni metall?
Ei. Ferro räni on raua-ränisulam (tavaliselt 45–80% Si, mille tasakaaluks on raud), samas kui ränimetall on palju puhtam toode (98–99,9% Si), mida kasutatakse alumiiniumisulamites, kemikaalides ja elektroonikas. Need kaks ei ole enamikus rakendustes omavahel asendatavad.
Q2: Miks on FeSi 75 kõige levinum klass?
FeSi 75 tasakaalustab kõrge ränisisalduse praktilise sulamiskäitumise ja kuludega. Selle ligikaudu 72–80% ränisisaldus maksimeerib ühe tonni tarnitava aktiivse räni koguse, mis vähendab sulami kogukulu deoksüdatsioonil, inokuleerimisel ja magneesiumi vähendamisel.
Q3: Kas ferrosäni saab kasutada redutseeriva ainena väljaspool magneesiumi tootmist?
Jah. Räni redutseerib metallioksiide mitmetes kaevandamisprotsessides. Praktikas kasutatakse ferrosiliooni teiste ferrosulamite tootmisel ja mõnel spetsialiseeritud metallide redutseerimisel, kuigi Pidgeoni protsess on endiselt suurim üksik FeSi kui redutseerija tarbija.
Q4: Millistes suurustes ferrosiliikoon tarnitakse?
Levinud vormide hulka kuuluvad 0-1 mm, 1-3 mm, 3-8 mm, 10-50 mm ja 50-100 mm tükid, millele lisanduvad trahvid brikettimiseks. Õige suurus sõltub lisamismeetodist: vahukulbiga lisamine eelistab 10-50 mm, inokuleerimine ja süstimine aga peenemaid fraktsioone.
K5: Kuidas tuleks ferrosilikooni säilitada?
Hoidke seda kuivas ja niiskusallikatest eemal. Märg FeSi võib sulametalliga kokkupuutel tekitada vesinikku, suurendades terase ja valandite poorsuse ohtu. Hoida kaetud, ventileeritavates ladudes alustel ja pakend kuni kasutamiseni suletuna.