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硅鐵
簡介
硅鐵是鐵和硅組成的鐵合金。 硅鐵是以焦炭、鋼屑、石英（或硅石）為原料，用電爐冶煉制成的鐵硅合金。由于硅和氧很容易化合成二氧化硅，所以硅鐵常用于煉鋼時作脫氧劑，同時由于SiO2生成時放出大量的熱，在脫氧的同時，對提高鋼水溫度也是有利的。同時，硅鐵還可作為合金元素加入劑，廣泛應用于低合金結構鋼、彈簧鋼、軸承鋼、耐熱鋼及電工硅鋼之中，硅鐵在鐵合金生產及化學工業中，常用作還原劑。
構成
鐵和硅組成的鐵合金(以硅石、鋼、焦碳為原料，經過1500-1800度高溫還原的硅熔于鐵液中，形成硅鐵合金)。是冶煉行業重要的合金品種。
硅鐵按硅及其雜質含量，分為21個牌號，其化學成分如下表：（根據GB/T 2272-2009）
牌號 | 化學成分（質量分數）/% | |||||||||||
Si | Al | Ca | Mn | Cr | P | S | C | Ti | Mg | Cu | V | Ni |
不大于 | ||||||||||||
FeSi90Al1.5 | 87.0～95.0 | 1.5 | 1.5 | 0.4 | 0.2 | 0.040 | 0.020 | 0.20 | — | — | — | — | — |
FeSi90Al3.0 | 87.0～95.0 | 3.0 | 1.5 | 0.4 | 0.2 | 0.040 | 0.020 | 0.20 | — | — | — | — | — |
FeSi75Al0.5-A | 74.0～80.0 | 0.5 | 1.0 | 0.4 | 0.3 | 0.035 | 0.020 | 0.10 | — | — | — | — | — |
FeSi75Al0.5-B | 72.0～80.0 | 0.5 | 1.0 | 0.5 | 0.5 | 0.040 | 0.020 | 0.20 | — | — | — | — | — |
FeSi75Al1.0-A | 74.0～80.0 | 1.0 | 1.0 | 0.4 | 0.3 | 0.035 | 0.020 | 0.10 | — | — | — | — | — |
FeSi75Al1.0-B | 72.0～80.0 | 1.0 | 1.0 | 0.5 | 0.5 | 0.040 | 0.020 | 0.20 | — | — | — | — | — |
FeSi75Al1.5-A | 74.0～80.0 | 1.5 | 1.0 | 0.4 | 0.3 | 0.035 | 0.020 | 0.10 | — | — | — | — | — |
FeSi75Al1.5-B | 72.0～80.0 | 1.5 | 1.0 | 0.5 | 0.5 | 0.040 | 0.020 | 0.20 | — | — | — | — | — |
FeSi75Al2.0-A | 74.0～80.0 | 2.0 | 1.0 | 0.4 | 0.3 | 0.035 | 0.020 | 0.10 | — | — | — | — | — |
FeSi75Al2.0-B | 72.0～80.0 | 2.0 | — | 0.5 | 0.5 | 0.040 | 0.020 | 0.20 | — | — | — | — | — |
FeSi75-A | 74.0～80.0 | — | — | 0.4 | 0.3 | 0.035 | 0.020 | 0.10 | — | — | — | — | — |
FeSi75-B | 72.0～80.0 | — | — | 0.5 | 0.5 | 0.040 | 0.020 | 0.20 | — | — | — | — | — |
FeSi65 | 65.0～72.0 | — | — | 0.6 | 0.5 | 0.040 | 0.020 | — | — | — | — | — | — |
FeSi45 | 40.0～47.0 | — | — | 0.7 | 0.5 | 0.040 | 0.020 | — | — | — | — | — | — |
TFeSi75-A | 74.0～80.0 | 0.03 | 0.03 | 0.10 | 0.10 | 0.020 | 0.004 | 0.020 | 0.015 | — | — | — | — |
TFeSi75-B | 74.0～80.0 | 0.10 | 0.05 | 0.10 | 0.05 | 0.030 | 0.004 | 0.020 | 0.04 | — | — | — | — |
TFeSi75-C | 74.0～80.0 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.040 | 0.005 | 0.030 | 0.05 | 0.10 | 0.10 | 0.05 | 0.40 |
TFeSi75-D | 74.0～80.0 | 0.20 | 0.05 | 0.20 | 0.10 | 0.040 | 0.010 | 0.020 | 0.04 | 0.02 | 0.10 | 0.01 | 0.04 |
TFeSi75-E | 74.0～80.0 | 0.50 | 0.50 | 0.40 | 0.10 | 0.040 | 0.020 | 0.050 | 0.06 | — | — | — | — |
TFeSi75-F | 74.0～80.0 | 0.50 | 0.50 | 0.40 | 0.10 | 0.030 | 0.005 | 0.010 | 0.02 | — | 0.10 | — | 0.10 |
TFeSi75-G | 74.0～80.0 | 1.00 | 0.05 | 0.15 | 0.10 | 0.040 | 0.003 | 0.015 | 0.04 | — | — | — | — |
用途
(1)在煉鋼工業中用作脫氧劑和合金劑。為了獲得化學成分合格的鋼和保證鋼的質量，在煉鋼的末了階段必須進行脫氧，硅和氧之間的化學親和力很大，因而硅鐵是煉鋼較強的脫氧劑用于沉淀和擴散脫氧。在鋼中添加一定數量的硅，能顯著的提高鋼的強度、硬度和彈性，因而在冶煉結構鋼（含硅0.40-1.75%)、工具鋼(含SiO.30-1.8%)、彈簧鋼(含SiO.40-2.8%)和變壓器用硅鋼（含硅2.81-4.8%)時，也把硅鐵作為合金劑使用。 同時改善夾雜物形態減少鋼液中氣體元素含量，是提高鋼質量、降低成本、節約用鐵的有效新技術。特別適用于連鑄鋼水脫氧要求，實踐證明，硅鐵不僅滿足煉鋼脫氧要求，還具有脫硫性能且具有比重大，穿透力強等優點。
此外，在煉鋼工業中，利用硅鐵粉在高溫下烯燒能放出大量熱這一特點，常作為鋼錠帽發熱劑使用以提高鋼錠的質量和回收率。
(2)在鑄鐵工業中用作孕育劑和球化劑。鑄鐵是現代工業中一種重要的金屬材料，它比鋼便宜，容易熔化冶煉，具有優良的鑄造性能和比鋼好得多的抗震能力。特別是球墨鑄鐵，其機械性能達到或接近鋼的機械性能。在鑄鐵中加入一定量的硅鐵能阻止鐵中形成碳化物、促進石墨的析出和球化，因而在球墨鑄鐵生產中，硅鐵是一種重要的孕育劑（幫助析出石墨）和球化劑。
(3)鐵合金生產中用作還原劑。不僅硅與氧之間化學親和力很大，而且高硅硅鐵的含碳量很低。因此高硅硅鐵（或硅質合金）是鐵合金工業中生產低碳鐵合金時比較常用的一種還原劑。
(4)75#硅鐵在皮江法煉鎂中常用于金屬鎂的高溫冶煉過程中，將CaO.MgO中的鎂置換出來，每生產一噸金屬鎂要消耗1.2噸左右的硅鐵，對金屬鎂生產起著很大的作用。
(5)在其他方面的用途。磨細或霧化處理過的硅鐵粉，在選礦工業中可作為懸浮相。在焊條制造業中可作為焊條的涂料。高硅硅鐵在化學工業中可用于制造硅酮等產品。
在這些用途中，煉鋼工業、鑄造工業和鐵合金工業是硅鐵的大用戶。它們共消耗約90%以上的硅鐵。在各種不同牌號的硅鐵中，目前應用廣的是75%硅鐵。在煉鋼工業中，每生產1t鋼大約消耗3-5kg75%硅鐵。
標準
國際硅鐵標準（ISO 5445-80） 表1、硅鐵牌號和化學成分
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牌號 | 化學成分，% | |||||||||
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