เฟอร์โรซิลิคอนใช้ในอุตสาหกรรมเหล็กเป็นสารกำจัดออกซิไดเซอร์ ในระหว่างกระบวนการผลิตเหล็ก เพื่อกำจัดสิ่งเจือปนที่เป็นอันตราย เช่น คาร์บอนและซัลเฟอร์ ออกจากเหล็กหลอมเหลว ออกซิเจนจะถูกส่งผ่านวิธีการต่างๆ เช่น การเป่าด้วยออกซิเจน หรือการเติมสารออกซิแดนท์ โดยทั่วไปแล้ว จุดประสงค์ของการเป่าออกซิเจนคือการออกซิไดซ์องค์ประกอบต่างๆ เช่น คาร์บอน ซิลิคอน แมงกานีส ฟอสฟอรัส และซัลเฟอร์ในเหล็กหลอมเหลว ทำให้เกิดก๊าซหรือออกไซด์ของจุดหลอมเหลวที่สูงขึ้น ซึ่งจะช่วยลดผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ขององค์ประกอบทั้งห้านี้ต่อองค์ประกอบของเหล็ก และใช้ความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเกิดออกซิเดชันเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของเหล็กหลอมเหลว อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้จะค่อยๆ เพิ่มปริมาณออกซิเจนในเหล็ก โดยส่วนใหญ่อยู่ในรูปของ FeO ความล้มเหลวในการกำจัดออกซิเจนออกจากเหล็กส่งผลเสียต่อคุณสมบัติทางกลของแท่งเหล็กหล่อ
นอกจากนี้ ออกซิเจนเองยังมีข้อเสียหลายประการในการผลิตเหล็ก:
- ออกซิเจนเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของความพรุนของก๊าซในชิ้นส่วนเหล็กหล่อ ในระหว่างการแข็งตัวของเหล็ก ความสามารถในการละลายของออกซิเจนจะลดลงอย่างมากเมื่ออุณหภูมิลดลง ทำให้ออกซิเจนที่ปล่อยออกมาทำปฏิกิริยากับคาร์บอนในเหล็ก ทำให้เกิดฟอง CO ที่สามารถสร้างรูพรุนได้หากติดอยู่ภายในเหล็ก
- ปริมาณออกซิเจนที่มากเกินไปในเหล็กหลอมเหลวทำให้แนวโน้มที่จะเกิดการแตกร้าวจากความร้อนในเหล็กหล่อรุนแรงขึ้น เนื่องจาก FeO ก่อตัวเป็นยูเทกติก (FeO·FeS) กับ FeS เมื่อทั้งสองมาบรรจบกัน ซึ่งมีจุดหลอมเหลวต่ำ (940 องศา) และมีแนวโน้มที่จะกระจายตัวเป็นฟิล์มบางๆ ตามแนวขอบเกรน จึงส่งเสริมให้เกิดการแตกร้าวจากความร้อน
- ออกซิเจนยังเป็นองค์ประกอบสำคัญที่ทำให้เกิดการรวมตัวของอโลหะ สามารถทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบต่างๆ เพื่อสร้างการรวมตัวของออกไซด์ ซึ่งหากยังคงอยู่ในเหล็ก ประสิทธิภาพจะลดลง
เพื่อบรรเทาปัญหาเหล่านี้ การกำจัดออกซิเดชันถือเป็นสิ่งสำคัญหลังจากขจัดสิ่งเจือปนออกจากเหล็กหลอมเหลว โดยทั่วไปสารกำจัดออกซิไดซ์จะประกอบด้วยโลหะผสมเหล็กที่มีองค์ประกอบต่างๆ เช่น ซิลิคอน แมงกานีส อลูมิเนียม และแคลเซียม ซึ่งถูกเลือกเนื่องจากมีความสัมพันธ์กับออกซิเจนสูง ในระหว่างกระบวนการผลิตเหล็ก เฟอร์โรซิลิกอนถูกใช้ในอุตสาหกรรมเหล็กเป็นตัวกำจัดออกซิไดซ์ที่สำคัญเนื่องจากมีความสัมพันธ์กับออกซิเจนสูง เมื่อเติมเหล็กซิลิกอนระหว่างการผลิตเหล็ก จะเกิดปฏิกิริยาดีออกซิเดชั่นต่อไปนี้:
2FeO + Si=2Fe + SiO₂
ซิลิกาที่ผลิตหลังจากการดีออกซิเดชั่นจะเบากว่าเหล็กหลอมเหลว และลอยอยู่บนพื้นผิว เข้าสู่ตะกรันและกำจัดออกซิเจนออกจากเหล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพ กระบวนการนี้ช่วยเพิ่มความแข็งแรง ความแข็ง และความยืดหยุ่นของเหล็กได้อย่างมาก ปรับปรุงคุณสมบัติทางแม่เหล็ก และลดการสูญเสียฮิสเทรีซิสในเหล็กหม้อแปลง
ในทางปฏิบัติ มีสองวิธีหลักในการดีออกซิไดซ์เหล็กหลอมเหลว:
- ดีออกซิเดชั่นแบบแพร่ใช้พฤติกรรมการแพร่กระจายของออกซิเจนในเหล็กหลอมเหลว โดยที่ตัวดีออกซิไดเซอร์แบบผง เช่น ผงคาร์บอนผงเฟอร์โรซิลิคอน, ผงแคลเซียมซิลิกอน,ผงอลูมิเนียมและผงแคลเซียมคาร์ไบด์จะกระจายอยู่บนผิวตะกรันในช่วงระยะเวลาลดการกลั่น วิธีนี้ช่วยลดปริมาณออกซิเจนในตะกรันและรบกวนความสมดุลของความสามารถในการละลายของออกซิเจนระหว่างตะกรันและเหล็กหลอมเหลว ซึ่งอำนวยความสะดวกในการแพร่กระจายของออกซิเจนจากเหล็กหลอมเหลวไปยังตะกรัน
- การกำจัดออกซิเดชันด้วยการตกตะกอนเกี่ยวข้องกับการเติมสารกำจัดออกซิไดซ์ที่เป็นก้อนโดยตรง เช่นบล็อกเฟอร์โรซิลิคอนกลายเป็นเหล็กหลอมเหลว โดยที่พวกมันจะทำปฏิกิริยากับ FeO เพื่อตกตะกอน ระยะเวลาของการก่อตัวของผลิตภัณฑ์กำจัดออกซิเดชันแบ่งออกเป็นประเภทหลัก (เกิดขึ้นทันทีเมื่อมีการเติมสารกำจัดออกซิไดซ์ในเตาเผาหรือทัพพี), ขั้นที่สอง (ก่อตัวขึ้นในเหล็กที่ถูกออกซิไดซ์แล้วก่อนที่มันจะเย็นลงถึงเส้น liquidus) และระดับตติยภูมิ (เกิดขึ้นระหว่างการแข็งตัวระหว่างของเหลวและโซลิดัส เส้น)
ผลิตภัณฑ์กำจัดออกซิเดชั่นเหล่านี้ช่วยเพิ่มคุณภาพและประสิทธิภาพของเหล็กโดยรวม
