Le ferrosilicium est utilisé dans l'industrie sidérurgique comme désoxydant

Le ferrosilicium est utilisé dans l’industrie sidérurgique comme désoxydant. Au cours du processus de fabrication de l'acier, pour éliminer les impuretés nocives telles que le carbone et le soufre du fer en fusion, de l'oxygène est introduit par des méthodes telles que le soufflage d'oxygène ou l'ajout d'oxydants. D'une manière générale, le but du soufflage d'oxygène est d'oxyder des éléments comme le carbone, le silicium, le manganèse, le phosphore et le soufre dans le fer fondu, formant ainsi des gaz ou des oxydes à point de fusion plus élevé. Cela réduit les effets néfastes de ces cinq éléments sur la composition de l’acier et utilise la chaleur dégagée lors de l’oxydation pour élever la température du fer en fusion. Cependant, ce procédé augmente progressivement la teneur en oxygène de l’acier, majoritairement sous forme de FeO. Le fait de ne pas éliminer l'oxygène de l'acier affecte négativement les propriétés mécaniques des billettes d'acier moulé.

De plus, l’oxygène lui-même présente plusieurs inconvénients dans la fabrication de l’acier :

1. L'oxygène est l'une des principales causes de la porosité des gaz dans les pièces en acier moulé. Lors de la solidification de l'acier, la solubilité de l'oxygène diminue considérablement avec la diminution de la température, provoquant une réaction de l'oxygène libéré avec le carbone présent dans l'acier, produisant des bulles de CO qui peuvent former des pores si elles sont piégées dans l'acier.

1. Une teneur excessive en oxygène dans l'acier en fusion exacerbe la tendance à la fissuration à chaud de l'acier moulé. En effet, FeO forme un eutectique (FeO·FeS) avec FeS lorsqu'ils se rencontrent, qui a un point de fusion bas (940 degrés) et a tendance à se distribuer sous forme d'un film mince le long des joints de grains, favorisant ainsi la fissuration à chaud.
2. L'oxygène est également un élément majeur contribuant à la formation d'inclusions non métalliques. Il peut réagir avec divers éléments pour former des inclusions d'oxydes qui, si elles sont retenues dans l'acier, réduisent ses performances.

Pour atténuer ces problèmes, la désoxydation est essentielle après avoir éliminé les impuretés du fer en fusion. Les désoxydants comprennent généralement des alliages de fer contenant des éléments comme le silicium, le manganèse, l'aluminium et le calcium, choisis pour leur forte affinité avec l'oxygène. Au cours du processus de fabrication de l'acier, le ferrosilicium est utilisé dans l'industrie sidérurgique comme désoxydant essentiel en raison de sa forte affinité avec l'oxygène. Lorsque du fer au silicium est ajouté pendant la fabrication de l'acier, la réaction de désoxydation suivante se produit :
2FeO + Si=2Fe + SiO₂
La silice produite après la désoxydation est plus légère que l'acier fondu et flotte à la surface, pénètre dans le laitier et élimine efficacement l'oxygène de l'acier. Ce processus améliore considérablement la résistance, la dureté et l'élasticité de l'acier, améliore ses propriétés magnétiques et réduit les pertes par hystérésis dans l'acier des transformateurs.

En pratique, il existe deux méthodes principales pour désoxyder l'acier en fusion :

1. La désoxydation par diffusion utilise le comportement de diffusion de l'oxygène dans l'acier en fusion, où les désoxydants en poudre comme la poudre de carbone,poudre de ferrosilicium, poudre de silicium de calcium,de la poudre d'aluminium et de la poudre de carbure de calcium sont répandues sur la surface des scories pendant la période de réduction d'affinage. Cette méthode réduit la teneur en oxygène des scories et perturbe l'équilibre de solubilité de l'oxygène entre les scories et l'acier en fusion, facilitant ainsi la diffusion de l'oxygène de l'acier en fusion vers les scories.
2. La désoxydation par précipitation implique l'ajout direct de gros désoxydants tels queblocs de ferrosiliciumdans l'acier fondu, où ils réagissent avec FeO pour précipiter. Le moment de la formation des produits de désoxydation les classe en primaires (formés immédiatement après l'ajout de désoxydants dans le four ou la poche), secondaires (formés dans l'acier déjà désoxydé avant qu'il ne refroidisse jusqu'à la ligne de liquidus) et tertiaires (formés lors de la solidification entre liquidus et solidus. lignes).

Ces produits de désoxydation améliorent collectivement la qualité et les performances de l’acier.