硅铁是应用广泛的一个铁合金品种。它是硅和铁按一定比例组成的硅铁合金,是炼钢不可缺少的材料。生产实践证明,钢中有了氧会显著地恶化钢的性质,降低钢的机械性能。
因此,炼钢过程中必须要脱氧。氧在钢中以氧化亚铁﹙FeO﹚状态存在。硅是与氧结合能力很强的元素。炼钢过程中加入硅铁后,便会发生脱氧反应。硅与氧结合力很强,故冶炼某些品种的铁合金时,也有用硅铁作还原剂,例如钨铁、铝铁等。硅还有导电性能低,导热性差和导磁性较强的重要物理性能。因此炼硅钢时硅铁可作合金剂。
为什么硅铁中的含碳量很低?
冶炼硅铁用焦炭作还原剂,使较易增碳的自焙电极,采用焦炭砖砌筑出铁口和流铁槽,有时用石墨粉涂锭模,使用炭质样勺取液体样等等。总之,冶炼硅铁从炉内反应直到出铁,浇注过程中,与碳接触的机会显然很多。但是,硅铁的含碳量却低于0.1%。硅铁中硅含量越高,则其碳含量越低。硅铁中硅含量约大于30﹪时,硅铁中的碳绝大部分是以碳化硅﹙SiC﹚状态存在。碳化硅在坩埚内易被二氧化硅或一氧化硅氧化而被还原。碳化硅在硅铁中,尤其温度低时,其溶解度很小,易析出而上浮。所以,留在硅铁中的碳化硅很低,故硅铁含碳量很低。
冶炼硅铁主要原料是硅石,硅石中含二氧化硅约98﹪。二氧化硅很稳定,硅和氧之间的亲和力很强,不易分离。生产上为了把氧从二氧化硅分离除去,采用在矿热炉内高温条件下,以焦炭中的碳夺取二氧化碳中的氧,而且温度越高,碳夺取氧的能力随之增强。这是因为在高温条件下,碳对氧的结合能力比硅对氧的结合力大。可见高温时有了碳,二氧化硅就不稳定了,这时二氧化硅中的氧和碳进行反应,生成气态的,通过料层从炉口逸出。二氧化硅中的氧被碳夺走后,剩下的硅与铁形成硅铁。
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