התכונות הפיזיקליות שלפרוסיליקוןלהשתנות באופן שיטתי עם תכולת הסיליקון (45%-90%):
| מידות אופייניות | פרמטרי ליבה (לפי שיפוע תוכן סיליקון) | השפעות מפתח |
| מראה וצורה | ברק מתכתי אפור-כסף, זמין בצורת בלוק/גרגיר/אבקה, מרקם קשה ושביר. | צורת גוש מתאימה לחומר הזנה לייצור פלדה; צורת אבקה מתאימה לקטליזה כימית. |
| נקודת התכה | FeSi45 (1200-1250 מעלות), FeSi75 (1280-1300 מעלות), FeSi90 (1320-1350 מעלות) | תכולת סיליקון גבוהה יותר גורמת לנקודת התכה גבוהה יותר, ומשפיעה על בקרת טמפרטורת ההיתוך. |
| צְפִיפוּת | 6.8-7.2 גרם/ס"מ³ (הצפיפות מעט נמוכה יותר עם תכולת סיליקון גבוהה יותר) | קובע את יעילות השקיעה והערבוב בפלדה/ברזל מותכת |
| קשיות (HB) | FerroSilicon 45 (180-200),FerroSilicon 75(200-250), FerroSilicon 90 (230-280) | קשיות גבוהה יותר מעידה על עמידות חזקה יותר לבלאי והתאמה לייצור חלקים עמידים לבלאי-. |
| שטח פנים ספציפי | בתפזורת (0.1-0.5 מ"ר לגרם), אבקה (1-3 מ"ר לגרם) | צורת אבקה מציגה תגובתיות גבוהה יותר ומתאימה ליישומים מעודנים. |
מאפיינים כימיים: התמיכה החיונית לפונקציות הליבה
(1) יכולת הפחתה חזקה
בסיס תרמודינמי:לסיליקון יש אנרגיה חופשית נמוכה לתגובה עם חמצן, והוא יכול להגיב באופן ספונטני עם חמצן ותחמוצות בטמפרטורות גבוהות;
תגובת מפתח:Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe (תגובת ליבה לדה חמצון לייצור פלדה), הצפיפות של SiO₂ שנוצר נמוכה בהרבה מזו של פלדה מותכת, מה שמקל על ציפה והסרה;
השפעה בפועל:עם תוספת של 0.3%-0.8% FeSi75, ניתן להפחית את תכולת החמצן של פלדה מותכת מ-80-100 עמודים לדקה ל-30-50 עמודים לדקה, ולהשיג יעילות שחרור חמצון מובילה בתעשייה.
(2) תאימות סגסוגת
קיבולת פתרון מוצק:סיליקון יכול ליצור תמיסה מוצקה בלתי מוגבלת עם ברזל, ויכול גם ליצור תרכובות יציבות עם יסודות כמו מגנזיום, סידן ומנגן (למשל, Mg₂Si, Ca₂SiO₄);
בקרת טומאה:בסגסוגת fesi באיכות גבוהה-יש זיהומים (Al פחות או שווה ל-1.0%, S פחות או שווה ל-0.05%, P פחות או שווה ל-0.04%), הימנעות מהחדרת אלמנטים מזיקים שעלולים להשפיע על הביצועים של המוצר הסופי.
(3) יציבות כימית
בטמפרטורת החדר:הוא אינו מגיב עם מים, חומצות חלשות או בסיסים חלשים, ומציג יציבות אחסון חזקה;
בטמפרטורות גבוהות:למעט חומרים מחמצנים חזקים, הוא יציב ומתאים לסביבות התכה מתכות של 1700-2000 מעלות.
מאפייני תהליך: יתרונות מרכזיים לייצור תעשייתי
פונקציית התאמת נקודת התכה
מנגנון פעולה:
לסגסוגת פרוסיליקון יש נקודת התכה נמוכה יותר מברזל טהור (1538 מעלות). הוספתו לסגסוגת יכולה להוריד את טמפרטורת ההיתוך.
יישום מעשי:
הוספת FeSi75% לייצור פלדה יכולה להוריד את טמפרטורת ההיתוך של פלדה מותכת ב-50-80 מעלות, להפחית את צריכת החשמל לטון פלדה ב-60-80kWh, ולהגדיל את יעילות הייצור ב-10%-15%.
אופטימיזציה של זרימת נמס
עקרון הפעולה:
סיליקון יכול להפחית את מתח הפנים והצמיגות של פלדה/ברזל מותכת (על כל עלייה של 1% בתכולת הסיליקון, הצמיגות יורדת ב-5%-8%).
אפקט היישום:
הוספת FerroSilicon 75% ליציקה משפרת את יכולת הזרימה של ברזל מותך ב-15%-20%, מפחיתה פגמים כגון "אי יציקה מספקת" ו"סגירה קרה", ומגבירה את שיעור הכשירות ליציקה ב-8%-12%.
הרכב מתכוונן
מרחב התאמה אישית:
על ידי התאמת היחס בין חול קוורץ לקוקס, ניתן לייצר דרגות שונות של פרוסיליקון עם תכולת סיליקון הנעה בין 45% ל-90%;
תרחישים מתאימים:
דרגות-סיליקון נמוכות (FeSi45) הן בעלות-נמוכה ומתאימות ליציקה רגילה; ציוני-סיליקון גבוהים (FeSi75/90) הם בעלי טוהר גבוה והם מתאימים לפלדה-יוקרתית וחומרים אלקטרוניים.
מאפיינים פונקציונליים: יתרונות ליבה היוצרים ישירות ערך תעשייתי
(1) מאפייני מתכת משופרים
חיזוק פתרון מוצק: אטומי סיליקון משולבים בסריג הפריט, מה שגורם לעיוות הסריג ומפריע לתנועת נקע;
השפעה כמותית: הוספת 0.2%-0.5% FeSi75 לפלדה מבנית סגסוגת נמוכה- מגבירה את חוזק המתיחה ב-10%-15% וחוזק תפוקה גדול מ-345MPa או שווה ל-345MPa; הוספת 1.0%-1.5% לפלדה עמידה בפני שחיקה מגבירה את עמידות הבלאי ב-30%-40%.
(2) חידוד תבואה ואופטימיזציה של מיקרו-מבנה
מנגנון פעולה: סיליקון פועל כלבת גרעין הטרוגנית במהלך התמצקות מתכת, זיקוק גודל גרגר (מ-50 מיקרומטר ל-30-40 מיקרומטר);
ערך ליבה: משפר את הקשיחות של פלדה ויציקות, מגדיל את קשיחות ההשפעה ב-20%-30%, הימנעות מסיכון לשבר פריך, ומתאים לתרחישים של טמפרטורה נמוכה ועומס השפעה.
(3) עמידות בפני קורוזיה משופרת
מנגנון הגנה: הסיליקון יוצר סרט תחמוצת מרוכב של SiO₂-Al₂O₃ צפוף על פני המתכת, ומפריע לתגובה בין חמצן למטריצה הפנימית;
השפעת יישום: פלדה מביכה המכילה 0.5%-1.5% סיליקון חווה הפחתה של 50%-70% בשיעור הקורוזיה בסביבות לחות, מאריכה את חיי השירות פי 2-3, מה שהופך אותה למתאימה לגשרים וחומרי בניין חיצוניים.
(4) הסרת חמצון סינרגטית והסרת גופרית
סיוע בהסרת גופרית: הסיליקון מגיב עם גופרית ליצירת SiS, אשר מוסר עם הסיגים. קצב הסרת הגופרית יכול להגיע ל-10%-20% (ההשפעה אפילו טובה יותר בשילוב עם פרומנגן וסגסוגות סיליקון סיליקון);
ערך ליבה: מפחית שבירות חמה של פלדה, משפר את ביצועי הריתוך והפלסטיות של העיבוד, ומפחית את שיעור פגמי הייצור.
השוואה בין מאפיינים והיגיון בחירה של דרגות שונות של פרוסיליקון
| ציוני פרוסיליקון | מאפייני ליבה ויתרונות | תרחישי יישום טיפוסיים |
| FeSi45 | עלות נמוכה, נקודת התכה בינונית, יכולת עיבוד טובה | מתאים ליציקה כללית, ייצור פלדה-נמוך וייצור סגסוגת ראשונית |
| FeSi65 | יחס ביצועים-עלויות מאוזן, יעילות שחרור חמצון מתונה | ייצור פלדה כללי, יציקה קונבנציונלית, שינוי סגסוגת |
| FeSi75 | ניקוי חמצון חזק, עידון דגנים מעולה, טוהר גבוה | פלדה- באיכות גבוהה, יציקה מדויקת, חומר הפחתת התכת מגנזיום |
| FeSi90 | קשיות גבוהה, תכונות מפחיתות חזקות במיוחד, זיהומים נמוכים | סגסוגות-יוקרתיות, חומרים אלקטרוניים, חומרי גלם נלווים מוליכים למחצה |
