Ferrosilicium er en af de vigtigste tilsætninger i et støberi. Det er en jernsiliciummesterlegering, der normalt indeholder omkring 75 procent silicium, og selvom det er et simpelt materiale, er dets virkninger på smeltet jern og stål vidtrækkende. Det påvirker, hvordan metallet størkner, formen og mængden af grafit, der dannes, og i sidste ende styrken, bearbejdeligheden og soliditeten af støbningen.
Podning af støbejern
Den bedst kendte rolle for ferrosilicium i støbegods er podning. Når en lille, kontrolleret mængde tilsættes til smeltet støbejern kort før udhældning, giver det nukleeringssteder, der tilskynder grafit til at dannes under størkning. Dette reducerer kulden, den hårde hvide jernstruktur, der dannes, når grafit ikke kan danne kerne, og fremmer en ensartet grå struktur, der bearbejder godt og absorberer vibrationer. Podning forfiner også grafitflagerne og reducerer risikoen for underkølede strukturer, hvilket giver mere ensartede egenskaber gennem hele støbningen. Effekten er følsom over for den tilsatte mængde, timingen og partikelstørrelsen, så støberier udvikler omhyggelige inokuleringsprocedurer.
Nodulært jern og duktilt jern
Ved duktilt eller nodulært jernproduktion anvendes ferrosilicium sammen med en magnesiumbehandling. Magnesium får grafitten til at vokse som knuder frem for flager, hvilket i høj grad forbedrer duktiliteten og sejheden, men behandlingen er voldsom, og magnesiumet har en tendens til at falme. En ferrosiliciumtilsætning, ofte i en specialfremstillet magnesiumferrosiliciumlegering, hjælper med at indføre magnesiumet på en kontrolleret måde og til at holde det længe nok til at påvirke størkning. Siliciumet i legeringen bidrager også til det endelige siliciumindhold i jernet. Opnåelse af det korrekte noduletal og undgåelse af degenereret grafit afhænger af omhyggelig kontrol af både magnesium- og ferrosiliciumtilsætningen.
Deoxidation i stålstøbegods
I stålstøberier fungerer ferrosilicium som et deoxideringsmiddel. Silicium kombineres med opløst oxygen og danner silica, som fjernes i slaggen, hvilket sænker iltindholdet i stålet og reducerer porøsitet og oxidfejl i støbningen. Fordi oxygenniveauer påvirker dannelsen af gasporøsitet og stålets renhed, er deoxidation en rutinemæssig del af smeltningspraksis. Ferrosilicium kan anvendes alene eller i kombination med andre deoxidationsmidler, og tilsætningen er beregnet til at efterlade den ønskede restsilicium i stålet.
Legering og siliciumjustering
Ferrosilicium bruges også til at indstille siliciumindholdet i støbejern og stål til det krævede område. Silicium påvirker grafitiseringstendensen, styrken og hårdheden af støbejern, så det er et af de mest kontrollerede elementer i et støberi. Det høje siliciumindhold i ferrosilicium gør det til en bekvem måde at foretage store justeringer med en beskeden tilsætningsvægt, og den samme egenskab gør den anvendelig til at korrigere varme, der er kommet under målsilicium. Forsigtighed er nødvendig for ikke at overskride, fordi for meget silicium kan producere uønskede strukturer og reducere sejheden.
Karakter og størrelsesovervejelser
Ydeevnen af ferrosilicium i et støberi afhænger af både kvalitet og partikelstørrelse. En høj siliciumkvalitet vælges normalt til podning, fordi den let opløses og introducerer mest silicium pr. vægtenhed. Partikelstørrelsen er kritisk, fordi den styrer opløsningshastigheden og antallet af nukleeringssteder; for groft, og materialet opløses for langsomt, for fint, og det kan flyde eller oxidere, før det kan virke. Støberier angiver derfor et snævert størrelsesområde, ofte i millimeter, og følger en defineret additionspraksis. Konsekvent kemi og dimensionering fra parti til parti er mere værdifuldt end en enkelt gunstig analyse, fordi støberiet er afhængig af gentagelig adfærd.
Ofte stillede spørgsmål
Q: Hvad gør ferrosilicium i et støberi?
Den inokulerer støbejern, arbejder med magnesium i nodulær jernbehandling, deoxiderer stålstøbegods og justerer siliciumindholdet i smelten.
Q: Hvad er podning?
Podning er tilsætning af en lille mængde ferrosilicium for at fremme grafitkernedannelse, reducere kulde og raffinere støbningens struktur.
Q: Hvorfor bruges ferrosilicium sammen med magnesium i duktilt jern?
Den leverer magnesiumtilsætningen på en kontrolleret måde og hjælper med at holde den længe nok til at danne knuder, mens den også bidrager med silicium til jernet.
Spørgsmål: Betyder partikelstørrelsen noget for ferrosilicium?
Ja. Størrelsen styrer opløsningshastigheden og antallet af nukleationssteder, så et snævert specificeret størrelsesområde giver ensartede resultater.
Spørgsmål: Nedsætter ferrosilicium også ilt i stål?
Ja. Silicium er et stærkt deoxidationsmiddel, og det dannede silica fjernes i slaggen, hvilket reducerer porøsitet og oxiddefekter i støbegods.
