1. إزالة الأكسدة – إزالة الأكسجين الضار
أثناء صناعة الفولاذ، يظل الأكسجين مذابًا في الفولاذ المنصهر. إذا لم تتم إزالته، فإنه يسبب المسامية والهشاشة والخواص الميكانيكية السيئة. يعمل السيليكون الحديدي كعامل قويمزيل الأكسدة. يتمتع السيليكون بقابلية عالية للأكسجين، مما يشكل ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂) الذي يطفو على السطح كخبث. يتطلب الفولاذ الكربوني النموذجي 0.1-0.3% من السيليكون، بينما تتطلب الدرجات الأعلى كمية أكبر. بدون الفيروسيليكون، سيكون إنتاج الفولاذ النظيف والسليم مستحيلًا تقريبًا.
2. عنصر صناعة السبائك – تحسين الخواص الميكانيكية
وبعيدًا عن عملية إزالة الأكسدة، يعد السيليكون أمرًا أساسيًاعنصر صناعة السبائكفي كل من الصلب والحديد الزهر:
في الصلب:يزيد السيليكون من القوة والصلابة والمرونة ومقاومة الأكسدة. يحتوي الفولاذ الزنبركي (على سبيل المثال، 55Si7) على 1.5-2.2% من السيليكون للحصول على قوة إنتاجية عالية. يستخدم الفولاذ الكهربائي (فولاذ السيليكون) 1-4.5% من السيليكون لتقليل فقدان التباطؤ وتحسين النفاذية المغناطيسية.
في الحديد الزهر:يعزز السيليكون تكوين الجرافيت، ويتحكم في محتوى الكربيد، ويعزز السيولة. يحتوي الحديد الزهر الرمادي عادةً على 1.5-2.5% من السيليكون، بينما يتراوح الحديد المرن من 2.0-3.0% اعتمادًا على سمك القسم.
3. التلقيح – السيطرة على البنية المجهرية
في المسابك، يتم استخدام الفيروسيليكون (خاصة-درجات السيليكون العالية بالكالسيوم والألومنيوم) كمادةلقاحلكل من الحديد الرمادي والحديد المرن. تؤدي إضافة 0.1–0.3% FeSi قبل الصب مباشرة إلى زيادة مواقع نواة الجرافيت، مما يؤدي إلى الحصول على جرافيت أكثر دقة وموزع بشكل موحد. يؤدي ذلك إلى التخلص من البرودة (الكربيدات الصلبة) في المقاطع الرقيقة، وتحسين القدرة على التشغيل الآلي، وتعزيز قوة الشد بنسبة 10-20%.
4. الدرجات والتطبيقات النموذجية
| درجة | محتوى السيليكون | الاستخدام الرئيسي |
|---|---|---|
| فيسي 75% | 75% سي | مزيل الأكسدة القياسي وإضافة السبائك للصلب |
| فيسي 65% | 65% سي | بديل فعال من حيث التكلفة-للتلقيح بالحديد الزهر |
| فيسي 45% | 45% سي | تطبيقات ذات درجة منخفضة-، غالبًا ما تكون من مواد معاد تدويرها |
| درجة نقاء عالية-FeSi | 75-90% سي | الفولاذ الكهربائي، السبائك المتخصصة (منخفض Al، Ca، Ti) |
5. عملية الإنتاج
يتم تصنيع حديد السيليكون في أفران القوس المغمورة باستخدام الكوارتز (SiO₂)، ومصادر الحديد (قشور الطحن، والخردة)، ومختزلات الكربون (فحم الكوك، والفحم). يستهلك التفاعل ما يقرب من 8000 إلى 9000 كيلووات ساعة لكل طن، مما يجعل تكلفة الطاقة عاملاً رئيسياً. تمثل الصين أكثر من 70% من إنتاج FeSi العالمي، تليها روسيا والنرويج والبرازيل.
خاتمة
بدءًا من إزالة الأكسدة من الفولاذ السائل إلى تقوية النوابض، وتحسين الخواص المغناطيسية، وتطعيم الحديد الزهر، يلامس الفيروسيليكون تقريبًا كل طن من المعدن المنتج في جميع أنحاء العالم. ويفسر تعدد استخداماتها ووظائفها الأساسية سبب بقائها واحدة من أكثر السبائك الحديدية استهلاكًا على مستوى العالم، حيث يتجاوز إنتاجها السنوي 7 ملايين طن متري.
باختصار: من دون الفيروسيليكون، فإن التصنيع الحديث للصلب والحديد الزهر سوف يفقد الكفاءة والجودة والاتساق.
