Zgura de siliciu în producția de oțel: aplicare, dozare și beneficii economice
Concluzie într-o singură propoziție:Zgura de siliciu este utilizată în producția de fier și oțel în principal ca dezoxidant în vrac și sursă de siliciu, a cărui oxidare exotermă eliberează, de asemenea, căldură utilă și alimentează faza de zgură, -, dar deoarece compoziția sa variază de la lot la lot, fiecare transport trebuie testat prin analiză chimică înainte de încărcare.
Constatări cheie
Zgura de siliciu - este un produs secundar al topirii siliciului metalic și a ferosiliciului; Calitățile comerciale conțin în mod obișnuit 45–70% siliciu, dar clasele mai mici (aproximativ 30–45%) și mai mari (peste 70%) sunt, de asemenea, disponibile pe piață.
În producția de oțel, acesta îndeplinește patru funcții: dezoxidare, aliere de siliciu, furnizare de căldură exotermă și ajustarea compoziției chimice a zgurii.
Este folosit în primul rând pentru a înlocui o parte din ferosiliciu încărcat pentru dezoxidare, reducând costurile feroaliajului pe tonă de oțel dacă volumul de siliciu produs pe cost unitar se dovedește viabil financiar.
Deoarece compoziția variază de la lot la lot, cumpărătorii ar trebui să verifice nivelurile de siliciu și impurități prin analiză și să confirme nivelurile de aditivi cu încălzitoare de probă.
Standardele de referință care acoperă această aplicație includ ISO 5445:1980 (condiții de alimentare cu ferrosiliciu), GB/T 2272-2020 (ferosiliciu) și GB/T 2881-2023 (siliciu metal).
Ce este zgura de siliciu?
Zgura de siliciu - este un produs secundar extras în timpul topirii siliciului metalic sau ferosiliciului. După ce aliajul finit este eliberat, amestecul rămas de topitură - de siliciu metalic, silice (SiO2) și cantități mici de oxizi de fier, aluminiu și calciu, precum și carbon rezidual - este răcit, zdrobit și sortat pentru vânzare. Nu este un singur produs standardizat: diferite cuptoare, materii prime și rute de proces produc zgură de calitate variabilă, așa că cumpărătorii îl consideră mai degrabă un purtător de siliciu ieftin decât un feroaliaj de precizie.
Patru funcții metalurgice în producția de oțel
1. Dezoxidarea
În timpul producției de oțel-convertorului de oxigen, oxigenul dizolvat rămâne în baie, care trebuie îndepărtat înainte de turnare. Siliciul reacţionează cu oxigenul dizolvat pentru a forma silice:
[Si]+ 2[O] → (SiO2)
Siliciul este un dezoxidant mai puternic decât manganul și servește ca mijloc principal pentru dezoxidarea în masă (preliminară); siliciul rezultat plutește în zgură. Zgura de siliciu oferă această capacitate de dezoxidare la un cost pe tonă mai mic decât ferosiliciul finit, care este principalul motiv economic pentru achiziționarea sa de către întreprinderile metalurgice.
2. Adăugarea de siliciu (Doping)
O parte din siliciu se dizolvă în oțel. Multe clase comerciale și de inginerie necesită intervale stricte de conținut de siliciu - oțeluri calme (siliciu dezoxidat), oțeluri pentru arc - și oțeluri cu siliciu electric depind de adăugarea vizată de siliciu. Prin selectarea unui lot de zgură cu un conținut cunoscut de siliciu, instalația poate acoperi o parte din necesarul de aliere plătind prețuri de subprodus pentru material.
3. Furnizare de căldură exotermă
Siliciul are o afinitate mare pentru oxigen: formarea SiO2 este însoțită de eliberarea a aproximativ -900 kJ pe mol (entalpia standard de formare a SiO2(s) este ≈ -911 kJ/mol;Manual de chimie și fizică CRC). În convertizorul și cuptorul cu arc din oțel (ASF), oxidarea materialelor de încărcare care conțin siliciu oferă căldură chimică care ajută la acoperirea costurilor energetice legate de topirea deșeurilor și de dizolvare a aliajelor și, de asemenea, ajută la controlul temperaturii băii.
4. Condiţionarea zgurii
SiO2 format în timpul dezoxidării intră în zgură, unde se combină cu var, formând silicați de calciu. Din acest motiv, tehnologii iau în considerare influxul de silice atunci când calculează sarcina de flux: adăugarea de material care conține siliciu modifică bazicitatea zgurii (CaO/SiO2) și fluiditatea acesteia, în timp ce o cantitate mică de Al2O3 din zgură trece și ea în faza de zgură. În practică, adaosurile de zgură de siliciu sunt coordonate cu adaosurile de var pentru a menține compoziția chimică a zgurii într-o fereastră țintă dată.
Compoziția tipică a zgurii de siliciu din comerț
| Componentă | Interval tipic (% în greutate, așa cum este expediat) | Comentariu |
| Siliciu (Si) | 45–70 (există mărci de la ~30 la mai mult de 80) | Valoarea de bază; asigură efect de dezoxidare și aliere |
| Fier (Fe) | ≈2–10 | Purtător neutru, parte a matricei metalice |
| SiO2 | ≈10–30 | Se transformă în zgură după oxidare |
| Al2O3 | ≈1–8 | Se transformă în zgură; efect neglijabil asupra fluidității |
| CaO/MgO | ≈1–8 | Variază în funcție de practicile de topire și de materii prime |
| C | ≈1–5 | Adaugă carbon dacă nu este inclus în calcule |
| S, P | Scăzut, dar depinde de lot | Elemente nocive; mereu supuse controlului |
Important: intervalele de mai sus sunt intervale comerciale orientative găsite în practica industriei și nu sunt specificații stricte. Niciun standard internațional nu definește conceptul de „zgură de siliciu”; Rezultatele analizei chimice a unui anumit lot livrat sunt singura bază de încredere pentru calculele lotului.
Aplicare în producția de oțel și dozare aproximativă
Exersați lucrul cu un convertor de oxigen:Zgura de siliciu este încărcată în etapa de dezoxidare pentru a înlocui o parte a ferosiliciului utilizat pentru dezoxidarea în vrac. Reacția exotermă de oxidare a siliciului menține simultan temperatura băii, ceea ce este benefic atunci când -din cauza ponderii deșeurilor sau a compoziției chimice a fontei, topirea nu are suficientă energie termică.
Practica de lucru cu PAL (cuptor cu arc electric):Morile electrice de oțel adaugă zgură de siliciu în timpul topirii sau rafinării ca un dezoxidant ieftin. Utilizarea este deosebit de comună atunci când diferența de preț dintre zgura de siliciu și ferosiliciu este mare.
Metalurgie cu oală/non-cuptor:Pentru reglarea fină finală (finisarea) conținutului de siliciu, sunt potrivite numai loturi de înaltă calitate și stabile; reglarea finală se face de obicei cu ferosiliciu sau siliciu metalic, deoarece precizia este critică în oală.
Topirea fierului (turtorie):Turnătoriile de fier folosesc dezoxidanți care conțin siliciu în timpul topirii. O parte din acest siliciu poate fi furnizat ca zgură de siliciu, sub rezerva unor condiții similare de control al calității și cu condiția ca carbonul, sulful și fosforul să rămână în limite acceptabile.
Doza de referință (aproximativ):În practica industrială obișnuită, dezoxidarea în masă cu zgură de siliciu necesită aproximativ 2–8 kg per tonă de oțel (când înlocuiește o parte din sarcina de ferosiliciu) și 1–3 kg/t pentru finisare atunci când se utilizează loturi de calitate superioară. Acestea sunt intervale de referință și nu recomandări: cantitatea corectă de aditiv depinde de gradul de oțel țintă, conținutul de siliciu de bază, tipul cuptorului și analiza chimică reală a fiecărui lot. Testele topituri trebuie efectuate înainte de producția în masă.
Zgura de siliciu vs ferosiliciu
| Criteriu | Ferosiliciu (de exemplu, FS75 / FeSi75) | Zgură de siliciu (tipic) |
| Conținut de siliciu | ≈75% nominal, gradație strictă (conform GB/T 2272-2020) | Обычно 45–70%; существуют марки 30–45% и >70% |
| Stabilitate | Specificație strictă, analiză certificată | Schimbabil de la lot la lot; analiza necesară |
| Impurităţi | Controlat de notă (de ex., clase de Al) | Variabila: Al, Ca, C și S/P trebuie verificate |
| Nivelul prețului | Mai mare pe tonă (produs finit) | Sub pe tonă (produs secundar) |
| Rol optim | Aliare finală, finisare fină, dezoxidare pură | Dezoxidare în masă, suport termic, înlocuire parțială a FeSi |
| Recurs | Aliaj standard, bine documentat | Eterogen; necesită atenţie la fracţionare şi depozitare |
O practică obișnuită, determinată de economii de costuri, este înlocuirea parțială: instalația înlocuiește aproximativ 30–70% din siliciul dezoxidant cu zgură de siliciu și rezervă ferosiliciul (sau siliciul metalic) pentru ajustarea finală, astfel încât să nu compromită acuratețea compoziției chimice. Acest model economic funcționează doar atunci când costul siliciului furnizat este mai mic pe unitate, iar impuritățile penale (sulf, fosfor, aluminiu, carbon) rămân în limitele de toleranță.
Controlul calității și standardele
Nu există o specificație internațională unică pentru zgura de siliciu, astfel încât controlul calității este limitat la eșantionarea reprezentativă și analiza chimică a fiecărei expedieri. Condițiile de prelevare și livrare pentru grupul de ferosiliciu sunt stabilite în ISO 5445:1980, iar metodele de analiză chimică a ferosiliciului sunt descrise în seria GB/T 4333, la care se face referire în GB/T 2272-2020. Standarde de referință:
ISO 5445:1980 - Ferosiliciu - Specificații tehnice și condiții de livrare (ISO/TC 132 Feroaliaje);
GB/T 2272-2020 - Ferosilicon (Administrația de Standardizare din China);
GB/T 2881-2023 - Siliciu metalic (China Standardization Administration).
Contextul pieței: USGS raportează că cea mai mare parte a ferosiliciului este consumată de industria de turnătorie și oțel și că China a reprezentat aproape 80% din producția globală de siliciu în 2025 (USGS Mineral Resource Summary, 2026).
Întrebări frecvente
Ce este zgura de siliciu?
Este un produs secundar recuperabil din topirea siliciului sau a ferosiliciului metalic: un amestec de siliciu metalic, dioxid de siliciu, urme de oxizi și carbon, care este zdrobit și sortat pentru uz metalurgic. Nu este un aliaj standardizat și compoziția acestuia variază.
De ce se folosește zgura de siliciu la fabricarea oțelului?
Este folosit din patru motive: dezoxidează baia de oțel, adaugă siliciu pentru a îndeplini specificațiile de calitate a oțelului, oxidarea sa exotermă produce căldură utilă, iar siliciul rezultat ajută la formarea zgurii. Toate acestea sunt mai ieftine pe tonă decât ferosiliciul gata făcut.
Care este conținutul tipic de siliciu al zgurii de siliciu?
Loturile comerciale conțin de obicei între 45% și 70% siliciu, dar sunt disponibile calități mai mici (aproximativ 30–45%) și mai mari (peste 70%). Deoarece este un produs secundar, conținutul de siliciu al fiecărui lot trebuie confirmat prin analize de laborator înainte de încărcare.
Poate zgura de siliciu să înlocuiască complet ferosiliciul?
De obicei nu. Plantele înlocuiesc cel mai adesea 30% până la 70% din siliciul folosit pentru dezoxidarea în vrac cu acesta și rezervă ferosiliciu (sau siliciu metalic) pentru finisarea finală, unde precizia și nivelurile scăzute de impurități sunt importante.
Cum ar trebui verificată calitatea zgurii de siliciu înainte de utilizare?
Prin eșantionare reprezentativă și analiză chimică a fiecărei transporturi (pentru siliciu, fier, aluminiu, calciu, carbon, sulf, fosfor și compoziție fracționată), în urma practicilor de eșantionare și analitice aplicabile feroaliajelor (a se vedea ISO 5445:1980 și seria de standarde de analiză GB/T 4333) și prin căldură de probă pentru a confirma caracteristicile metalurgice.
Solicitati date tehnice sau oferta comerciala
Zhen An International Co., Limited - este un producător de feroaliaje care furnizează ferosiliciu, siliciu metalic și materiale care conțin siliciu din Anyang (provincia Henan, China). Trimiteți gradul țintă, conținutul de siliciu necesar și volumul lunar prin e-mailsales@zanewmetal.comsau scrieți-ne pe WhatsApp ({0}}) pentru a primi o ofertă. Fiecare lot este însoțit de un certificat de analiză chimică. Adresa companiei: Huafu Commercial Center, Wenfeng District, Anyang, Henan, China.
Exonerare de responsabilitate: intervalele de compoziție chimică și cifrele de dozare prezentate în acest articol sunt linii directoare bazate pe practica industriei. Rezultatele reale vor varia în funcție de analiza chimică specifică lotului și de condițiile specifice ale cuptorului; Înainte de utilizare comercială, asigurați-vă că efectuați analize de laborator și testați topiturile.