🔬 Applications du ferrosilicium : ce que font réellement FeSi 45, FeSi 65 et FeSi 75 dans l'industrie

Le ferrosilicium n'est pas un produit unique-c'est une famille d'alliages de fer-silicium dont l'utilité change avec chaque point de pourcentage de silicium. Les trois qualités de bête de somme,FeSi45(40 à 47 % de Si),FeSi65(65 à 72 % de Si), etFeSi75(72 à 80 % de Si), chacun domine un coin différent de la métallurgie. Les aciéries intégrées consomment environ 3 à 5 kg de FeSi 75 par tonne d'acier liquide. Les fonderies de magnésium brûlent 1,2 à 1,3 tonnes de FeSi 75 pour extraire une tonne de magnésium métallique. Les fonderies dosent FeSi 65 à raison de 0,1 à 0,5 % du poids fondu pour transformer la fonte blanche cassante en fonte grise usinable. Vous trouverez ci-dessous les cinq recettes de processus qui définissent où le ferrosilicium gagne sa vie.

🛠️ Recette 1 : Désoxydation en poche en sidérurgie

Lorsque l'oxygène est dissous dans l'acier en fusion à une température de 1 550 à 1 650 degrés, il forme des évents et des inclusions d'oxyde cassantes lors de la solidification. Le ferrosilicium élimine cet oxygène par la réactionSi + 2[O] → SiO₂. Les inclusions de SiO₂ flottent dans les scories, laissant derrière elles un acier plus propre. LeÉnergie libre de GibbsCette réaction favorise fortement la formation de SiO₂ aux températures de fabrication de l'acier, c'est pourquoi le FeSi 75 est le désoxydant standard dans les usines intégrées et les ateliers EAF du monde entier.

🏭 Recette 2 : Inoculation de fonte grise et ductile

Sans inoculation, la fonte se solidifie avec une structure de fer blanc riche en carbure-, dure, cassante et presque impossible à usiner. Ajout de ferrosilicium juste avant de verser les gâchettesgraphitisation-la formation de graphite en paillettes dans la fonte grise ou de graphite nodulaire dans la fonte ductile. Le FeSi 65 est ici la qualité la plus performante car sa teneur en silicium plus faible (par rapport au FeSi 75) réduit le risque de sur-inoculation tout en fournissant suffisamment de sites de nucléation de silicium actifs.

⚗️ Recette 3 : Réduction du magnésium via le procédé Pidgeon

Le procédé Pidgeon reste la voie dominante d'obtention du magnésium métal primaire en Chine, qui produit environ 85 % de l'approvisionnement mondial. La dolomite calcinée (CaO·MgO) est mélangée avec du ferrosilicium pulvérisé et pressée en briquettes. Cornues intérieures chauffées à1 150 à 1 250 degréssous vide (1 à 10 Pa), le silicium réduit l'oxyde de magnésium en vapeur de magnésium, qui se condense sous forme de métal solide. La réaction est thermodynamiquement favorable : ΔG degré ≈ −68 kJ/mol à 1 200 degrés.

⚡ Recette 4 : Alliage d'acier électrique et d'acier au silicium

L'acier électrique-à la fois à grains-orientés (GOES) et non-orientés (NOES)-repose sur des ajouts de silicium de 2,5 à 3,5 % pour augmenter la résistivité électrique et supprimer les pertes par courants de Foucault. L'acier au silicium à grains-orientés utilisé dans les noyaux des transformateurs de puissance contient 3,0 à 3,5 % de Si et atteint des pertes dans le noyau aussi faibles que 0,80 à 1,35 W/kg (mesurées à 1,7 T, 50 Hz). Sans ferrosilicium comme source principale de silicium, les noyaux des transformateurs fonctionneraient plus chaudement et seraient moins efficaces.

💎 Recette 5 : Séparation dense-moyenne dans le traitement des minéraux

Dans les usines d’enrichissement du diamant et du charbon, une suspension de ferrosilicium finement broyé dans l’eau crée un milieu dense avec une densité spécifique de 6,5 à 6,8. Lorsque le minerai brut est introduit, les particules les plus lourdes coulent tandis que la gangue plus légère flotte, permettant une séparation précise basée sur la densité-. FeSi 45 est la qualité préférée ici car sa plus faible teneur en silicium signifie une teneur plus élevée en fer, une densité de particules plus élevée et une meilleure récupérabilité magnétique pour le recyclage du support.

❓ Questions fréquemment posées

Quelle qualité de ferrosilicium est la meilleure pour la désoxydation en poche ?

FeSi75est le choix standard pour la désoxydation en poche dans la fabrication de l'acier BOF et EAF. Sa teneur en silicium de 72 à 80 % permet une élimination rapide et thermodynamiquement efficace de l'oxygène à raison de 3 à 5 kg par tonne d'acier. Pour les qualités premium telles que l'acier à roulements ou l'acier électrique, spécifiez FeSi 75A avec des limites plus strictes en aluminium (inférieure ou égale à 0,5 %) et en carbone (inférieure ou égale à 0,1 %) pour éviter les défauts d'inclusion.

Le FeSi 65 peut-il remplacer le FeSi 75 dans le procédé de magnésium Pidgeon ?

Le FeSi 65 peut être utilisé, mais avec une pénalité. Une teneur plus faible en silicium signifie des réactions de réduction incomplètes et une récupération plus faible du magnésium (78 à 82 % contre 85 à 90 % avec FeSi 75). La plupart des fonderies préfèrent le FeSi 75 car la consommation de 1,2 à 1,3 t par tonne de magnésium fait déjà du ferrosilicium le coût dominant de la matière première. Toute perte d’efficacité érode directement les marges.

Pourquoi l’inoculation de la fonte utilise-t-elle une si petite dose ?

Seulement 0,1 à 0,5 % du poids fondu est nécessaire car l'inoculation est un événement déclencheur de nucléation-, et non une réaction d'alliage en masse. Le silicium du FeSi 65 ou du FeSi 75 fournit des sites de nucléation pour les flocons ou nodules de graphite. Un sur-dosage provoque une "sur-inoculation", ce qui peut entraîner un retrait de la porosité et une résistance mécanique réduite. Les fonderies utilisent généralement des systèmes d'alimentation en fil automatisés-pour doser avec précision.

Quelle est la différence entre FeSi 75A, 75B et 75C ?

Selon la norme chinoise GB/T 2272-2009, FeSi 75A exige Si 74–80 %, Al inférieur ou égal à 0,5 %, C inférieur ou égal à 0,1 %, P inférieur ou égal à 0,035 %. FeSi 75B détend Al à moins ou égal à 2,0 % et C à moins ou égal à 0,2 %. FeSi 75C est la qualité la plus large, autorisant Si 72 à 75 % et Al inférieur ou égal à 2,0 %. La nuance « A » commande une prime et est réservée aux aciers spéciaux ; « B » et « C » servent à des applications générales de structure et de fonderie.

Comment le ferrosilicium améliore-t-il les performances électriques de l’acier ?

Le silicium augmente la résistivité électrique de l'acier, ce qui supprime les pertes par courants de Foucault lorsque le matériau est magnétisé par un courant alternatif. L'acier électrique à grains-orientés avec 3,0 à 3,5 % de Si atteint des pertes dans le noyau de 0,80 à 1,35 W/kg-critiques pour l'efficacité du transformateur. Le ferrosilicium est le moyen le plus rentable-et le plus contrôlable d'introduire ce silicium lors de la fabrication de l'acier.

Le FeSi 45 est-il adapté à la désoxydation de la sidérurgie ?

Le FeSi 45 peut désoxyder l’acier, mais il est rarement choisi à cet effet. Sa plus faible teneur en silicium (40 à 47 %) signifie qu'il faut environ deux fois la masse pour obtenir la même élimination de l'oxygène que le FeSi 75, ce qui augmente les coûts de transport et de manutention. Le FeSi 45 trouve sa véritable valeur dans les applications de séparation dense-moyenne, d'alliage de silicium-fer à faible-faible teneur en silicium et dans les applications de fonderie sensibles aux coûts-où une teneur élevée en silicium n'est pas nécessaire.