Ферросилиций ФС90А2.5: состав, фракции и применение в металлургии
Ферросилиций марки ФС90А2.5 — это ферросплав, получаемый карботермическим восстановлением кварцита в рудно-термических печах, с массовой долей кремния не менее 90 % и регламентированным содержанием алюминия в пределах 2,0–2,5 %. Буквенно-цифровое обозначение расшифровывается последовательно: ФС — ферросилиций, 90 — гарантированный минимум кремния, А2.5 — группа по алюминию с верхней границей 2,5 %. Сплав кристаллизуется в виде силицидов железа FeSi и FeSi, обладает повышенной хрупкостью и склонностью к саморазрушению при длительном хранении на открытых площадках.
По химическому составу марка относится к высококремнистым ферросплавам с нормируемым остатком алюминия, что отличает её от рядового ФС75 и приближает к особо чистым маркам ФС90А1. Регламентация алюминия критична для потребителей, выплавляющих прецизионные и низкоуглеродистые стали, где Al влияет на загрязнённость неметаллическими включениями и склонность металла к образованию трещин при непрерывной разливке.
Нормируемые показатели
| Показатель | Значение | Метод контроля | Влияние на процесс | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля Si | 90,0–92,0 % | ГОСТ 13230.1 | Раскисляющая способность | минимум по марке |
| Массовая доля Al | 2,0–2,5 % | ГОСТ 13230.2 | Загрязнённость стали AlO | группа А2.5 |
| Массовая доля C | не более 0,10 % | ГОСТ 13230.4 | Науглероживание металла | — |
| Массовая доля S | не более 0,02 % | ГОСТ 13230.5 | Сульфидные включения | — |
| Массовая доля P | не более 0,03 % | ГОСТ 13230.5 | Хладноломкость стали | — |
| Плотность сплава | 3,2–3,5 г/см | расчётно-весовой | Погружение в ковш | ниже шлака |
Фракционный состав и упаковка
Сплав поставляется в дробленом виде с нормированным гранулометрическим составом. Для ввода в ковш и в промежуточный ковш МНЛЗ применяют мелкие классы, для завалки в печь — крупные. Слитки и куски свыше 100 мм требуют предварительного дробления на щёковых или молотковых дробилках.
- 0–5 мм — инжекция порошковой проволокой, ввод в струю металла;
- 5–25 мм — раскисление в сталеразливочном ковше, обработка на установке «ковш-печь»;
- 10–50 мм — ввод в дуговую сталеплавильную печь при выпуске;
- 25–100 мм — завалка в шихту ваграночных и индукционных печей;
- 50–150 мм — производство литейных чугунов и переплав в рудно-термических агрегатах.
Транспортная тара — стальные барабаны, мягкие контейнеры типа МКР (биг-бэг) массой 1000 кг или специализированные контейнеры. При хранении во влажной среде высококремнистый сплав выделяет фосфин PH и арсин, поэтому склады оборудуют приточно-вытяжной вентиляцией, а затаренные партии размещают под навесом.
Технологические функции в металлургии
Основное назначение ФС90А2.5 — глубокое раскисление и легирование стали кремнием. Раскисляющая способность определяется реакцией образования SiO, протекающей с высокой экзотермикой; при вводе в ковш сплав снижает содержание кислорода до 0,003–0,005 % и одновременно повышает активность кремния в расплаве. Применяется в производстве трансформаторных изотропных и анизотропных сталей, где кремний формирует требуемую электромагнитную текстуру и повышает удельное электросопротивление.
В литейном производстве марка используется для модифицирования чугуна: кремний графитизирует структуру, снижает отбел и повышает предел прочности на растяжение. В производстве ферросплавов сплав служит восстановителем при выплавке ферромолибдена, феррованадия и феррохрома методом силикотермии, а также исходным компонентом для получения нитрида кремния и силуминов.
Области применения
- выплавка электротехнических сталей в дуговых и индукционных печах;
- раскисление и легирование конструкционных сталей на агрегатах «ковш-печь»;
- модифицирование серого и высокопрочного чугуна в литейных цехах;
- силикотермическое восстановление оксидов тугоплавких металлов;
- производство порошковой проволоки для внепечной обработки стали;
- получение алюминиево-кремниевых сплавов в литейном производстве.
Вопросы и ответы
Чем ФС90А2.5 отличается от ФС75?
Марка содержит не менее 90 % кремния против 75 % у ФС75, что снижает удельный расход на тонну стали и уменьшает количество вводимого балласта. Дополнительно нормируется алюминий на уровне 2,0–2,5 %, тогда как в ФС75 его содержание может достигать 3 % и выше.
Какую фракцию выбрать для обработки стали в ковше?
Для ввода в сталеразливочный ковш и на установке «ковш-печь» применяют класс 5–25 мм: он обеспечивает полное растворение в расплаве без выноса на поверхность шлака. Крупные классы 25–100 мм используют при завалке в печь.
Почему ограничивают содержание алюминия в сплаве?
Алюминий переходит в сталь и образует тугоплавкие включения AlO, которые отлагаются на стенках разливочных стаканов и вызывают зарастание каналов при непрерывной разливке. Для прецизионных марок ограничение до 2,5 % снижает риск дефектов макроструктуры.
Как хранить ферросилиций ФС90А2.5?
Сплав хранят в закрытых складах или под навесом на сухом основании. При контакте с влагой высококремнистые фракции выделяют фосфин и арсин, поэтому помещения оборудуют вентиляцией, а срок хранения затаренных партий ограничивают.
