Aleaciones de ferrosilicioutilizan silicio (Si) y hierro (Fe) como componentes principales. Los grados comunes contienen entre un 45% y un 90% de silicio, con impurezas (Al, Ca, S, P) estrictamente controladas. Sus funciones duales se derivan de dos características fundamentales:
Fuerte actividad desoxidante del silicio:El silicio tiene una energía libre extremadamente baja para reaccionar con el oxígeno, reacciona espontáneamente a temperatura ambiente y los productos se separan fácilmente.
Capacidad de nucleación heterogénea del silicio:El radio atómico del silicio es cercano al de los átomos de hierro, lo que le permite servir como núcleo de nucleación durante la solidificación del metal, refinando la estructura del grano.
Desoxidación de la acería: la función de "eliminación y purificación de oxígeno" del ferrosilicio
FeSi es el desoxidante compuesto más utilizado en la fabricación de acero. Su función principal es eliminar el oxígeno del acero fundido mediante una reacción química, mejorando así la pureza del acero fundido:
(1) Principio de desoxidación y mecanismo de reacción
Reacción central:
El silicio sufre una reacción de desplazamiento con FeO en el acero fundido (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe). El SiO₂ generado tiene una densidad de sólo 2,65 g/cm³, muy inferior a la del acero fundido, y flotará rápidamente hasta la escoria y será eliminada;
Efecto sinérgico:
Cuando se usa junto con desoxidantes de ferromanganeso y aluminio, puede generar escoria compuesta de bajo-punto de fusión- (como CaO-SiO₂-Al₂O₃, punto de fusión alrededor de 1400 grados), mejorando aún más la capacidad de la escoria para adsorber inclusiones y logrando un efecto dual de "desoxidación profunda + purificación del acero fundido".
(2) Efectos cuantitativos y parámetros de aplicación
Control de cantidad adicional:
Agregar entre un 0,3% y un 0,8% (grado FeSi75) de la masa de acero fundido durante la fabricación del acero por convertidor puede reducir el contenido de oxígeno del acero fundido de 80-100 ppm a 30-50 ppm, lo que aumenta la eficiencia de desoxidación en un 40 % en comparación con el ferromanganeso simple.
Compatibilidad de grados:
Altos grados-de silicio (Ferrosilicio 75, FeSi90) tienen una mayor eficiencia de desoxidación y son adecuados para aceros de alta-calidad; grados de silicio medio-bajos (FeSi65, FeSi45) tienen costes más bajos y son adecuados para aceros al carbono comunes.
Inoculación de fundición: la función de "refinamiento de grano" del ferrosilicio
En la fundición de hierro fundido, la aleación de ferrosilicio, como inoculante central, mejora las propiedades mecánicas de las piezas fundidas regulando la estructura de solidificación:
(1) Principio de inoculación y mecanismo de refinamiento del grano
Nucleación heterogénea:
Los átomos de silicio y trazas de aluminio, calcio, etc., en el ferrosilicio forman pequeños "núcleos de nucleación" (como partículas de SiC, Al₂O₃, de 0,1 a 1 μm de tamaño) durante la solidificación del hierro fundido, proporcionando puntos de unión para la precipitación del grafito;
Optimización de la estructura:
Promueve la transformación del grafito de "escamoso" a "fino esférico/en forma de gusano", refinando los granos de la matriz (tamaño de grano reducido de 80 μm a 30-40 μm), evitando problemas de fragilización causados por estructuras gruesas;
Ajuste de composición:
Complementar elementos de silicio en el hierro fundido (controlando el contenido de silicio entre 2,0% y 3,5%) reduce la tendencia a la formación de hierro blanco y mejora la maquinabilidad de las piezas fundidas.
(2) Efectos cuantitativos y parámetros de aplicación
Control de cantidad adicional:
En fundición gris, la cantidad recomendada de adición de FeSi75% es 0,2%-0,5% de la masa de hierro fundido, y en hierro dúctil, es 0,1%-0,3%;
Adaptación del proceso:
Debe agregarse 1-3 minutos antes de verterlo para garantizar un efecto de inoculación estable y evitar una adición prematura que provoque la quema del silicio.
Diferencias principales en aplicaciones duales de ferrosilicio (base de selección de claves)
| Escenarios de aplicación | Objetivos centrales | Reacción/Mecanismo de Acción | Grados recomendados | Parámetros de control clave |
| Desoxidación de la siderurgia | Reducir el contenido de oxígeno del acero fundido y eliminar inclusiones. | Reacción de reducción química (Si + FeO → SiO₂ + Fe) | FeSi75, FeSi90 | Cantidad adicional: 0,3%-0,8%, temperatura del acero fundido: 1500-1600 grados |
| Inoculación de fundición | Refinamiento de grano, optimización de la morfología del grafito. | Nucleación heterogénea + ajuste de composición | FeSi75, FeSi65 | Cantidad adicional: 0,1% -0,5%, Temperatura de fundición: 1380-1450 grados |
Precauciones de aplicación y puntos prácticos
(1) Precauciones para la desoxidación de la acería
Evite la adición excesiva:Un contenido de silicio superior al 1,0% provocará una disminución de la soldabilidad del acero y una reducción de la tenacidad al impacto de más del 20%;
Tiempo adicional:En la fabricación de acero con convertidor, se puede agregar "en-corriente" (durante la extracción), mientras que en la fabricación de acero con horno de arco eléctrico, se puede agregar en lotes para garantizar una reacción uniforme;
Control de impurezas:Utilice ferrosilicio con bajo contenido de-aluminio (Al inferior o igual al 0,5 %) para evitar la formación de inclusiones de Al₂O₃, que afectan la calidad de la superficie del acero.
(2) Precauciones para la inoculación en moldes
Selección de tallas:El ferrosilicio utilizado para la inoculación debe triturarse hasta alcanzar entre 1 y 3 mm para garantizar una disolución rápida y evitar que partículas grandes provoquen una composición local desigual;
Método de inoculación:Utilice el "método de vertido-" (agregando una aleación de ferrosilicio al flujo de hierro fundido) o la "inoculación en-flujo" para mejorar la uniformidad;
Evite la inoculación secundaria:Si el hierro fundido permanece demasiado tiempo (más de 10 minutos), es necesario agregar entre un 10% y un 20% de aleación de FeSi para mantener el efecto de inoculación.
