Żelazokrzem jest stosowany w przemyśle stalowym jako odtleniacz

Żelazokrzem stosowany jest w przemyśle stalowym jako odtleniacz. Podczas procesu wytwarzania stali, aby usunąć ze stopionego żelaza szkodliwe zanieczyszczenia, takie jak węgiel i siarka, wprowadza się tlen za pomocą metod takich jak przedmuchiwanie tlenem lub dodatek utleniaczy. Ogólnie rzecz biorąc, celem wdmuchiwania tlenu jest utlenienie pierwiastków takich jak węgiel, krzem, mangan, fosfor i siarka w stopionym żelazie, tworząc gazy lub tlenki o wyższej temperaturze topnienia. Zmniejsza to niekorzystny wpływ tych pięciu pierwiastków na skład stali i wykorzystuje ciepło uwalniane podczas utleniania do podniesienia temperatury stopionego żelaza. Jednakże proces ten stopniowo zwiększa zawartość tlenu w stali, głównie w postaci FeO. Brak usunięcia tlenu ze stali niekorzystnie wpływa na właściwości mechaniczne kęsów staliwa.

Ponadto sam tlen stwarza kilka wad w produkcji stali:

1. Tlen jest jedną z głównych przyczyn porowatości gazowej w częściach ze staliwa. Podczas krzepnięcia stali rozpuszczalność tlenu znacznie spada wraz ze spadkiem temperatury, powodując reakcję uwolnionego tlenu z węglem w stali, co powoduje powstawanie pęcherzyków CO, które mogą tworzyć pory, jeśli zostaną uwięzione w stali.

1. Nadmierna zawartość tlenu w roztopionej stali zwiększa skłonność staliwa do pękania na gorąco. Dzieje się tak, ponieważ FeO tworzy z FeS eutektykę (FeO·FeS), gdy się one spotykają, która ma niską temperaturę topnienia (940 stopni) i ma tendencję do rozprowadzania się cienką warstwą wzdłuż granic ziaren, sprzyjając w ten sposób pękaniu na gorąco.
2. Tlen jest również głównym pierwiastkiem przyczyniającym się do powstawania wtrąceń niemetalicznych. Może reagować z różnymi pierwiastkami, tworząc wtrącenia tlenkowe, które zatrzymane w stali zmniejszają jej właściwości użytkowe.

Aby złagodzić te problemy, po usunięciu zanieczyszczeń ze stopionego żelaza niezbędne jest odtlenienie. Odtleniacze zazwyczaj obejmują stopy żelaza zawierające pierwiastki takie jak krzem, mangan, aluminium i wapń, wybrane ze względu na ich silne powinowactwo z tlenem. W procesie produkcji stali żelazokrzem jest stosowany w przemyśle stalowym jako kluczowy odtleniacz ze względu na jego silne powinowactwo z tlenem. Kiedy podczas produkcji stali dodaje się żelazo krzemowe, zachodzi następująca reakcja odtleniania:
2FeO + Si=2Fe + SiO₂
Krzemionka powstająca po odtlenianiu jest lżejsza od stopionej stali i unosi się na powierzchni, wnikając w żużel i skutecznie usuwając tlen ze stali. Proces ten znacznie zwiększa wytrzymałość, twardość i elastyczność stali, poprawia jej właściwości magnetyczne i zmniejsza straty histerezy w stali transformatorowej.

W praktyce istnieją dwie główne metody odtleniania roztopionej stali:

1. Odtlenianie dyfuzyjne wykorzystuje dyfuzyjne zachowanie tlenu w roztopionej stali, gdzie sproszkowane odtleniacze, takie jak proszek węglowy,proszek żelazokrzemowy, proszek wapniowo-krzemowy,proszek aluminiowy i proszek węglika wapnia rozprowadzane są na powierzchni żużla w okresie redukcji rafinacji. Metoda ta zmniejsza zawartość tlenu w żużlu i zaburza równowagę rozpuszczalności tlenu pomiędzy żużlem a roztopioną stalą, ułatwiając dyfuzję tlenu z roztopionej stali do żużla.
2. Odtlenianie wytrącające polega na bezpośrednim dodawaniu grubych środków odtleniających, takich jakbloki żelazokrzemowew roztopioną stal, gdzie reagują z FeO i wytrącają się. Czas powstawania produktów odtleniania dzieli je na pierwotne (powstające natychmiast po dodaniu odtleniaczy w piecu lub kadzi), wtórne (powstające w już odtlenionej stali przed jej ochłodzeniem do linii likwidusu) i trzeciorzędowe (powstające podczas krzepnięcia pomiędzy likwidusem a solidusem linie).

Te produkty odtleniania wspólnie poprawiają jakość i wydajność stali.