フェロシリコンは、鉄鋼業界では脱酸剤として使用されています。製鋼工程では、溶鉄から炭素や硫黄などの有害な不純物を取り除くために、酸素吹き込みや酸化剤の添加などの方法で酸素が導入されます。一般的に、酸素吹き込みの目的は、溶鉄中の炭素、ケイ素、マンガン、リン、硫黄などの元素を酸化して、ガスや高融点の酸化物を形成することです。これにより、これら 5 つの元素が鋼の組成に及ぼす悪影響が軽減され、酸化中に放出される熱を利用して溶鉄の温度が上昇します。ただし、このプロセスにより、主に FeO の形で鋼中の酸素含有量が徐々に増加します。鋼から酸素を取り除けないと、鋳鋼ビレットの機械的特性に悪影響が及びます。
さらに、酸素自体も製鉄においていくつかの欠点をもたらします。
- 酸素は、鋳鋼部品のガス多孔性の主な原因の 1 つです。鋼の凝固中、温度の低下とともに酸素の溶解度が大幅に低下し、放出された酸素が鋼内の炭素と反応して CO 気泡が生成され、鋼内に閉じ込められると気孔を形成する可能性があります。
- 溶鋼中の酸素含有量が多すぎると、鋳鋼の高温割れが発生しやすくなります。これは、FeO が FeS と共晶 (FeO·FeS) を形成し、FeS の融点が低い (940 度) ため、結晶粒界に沿って薄い膜状に分布し、高温割れを助長するからです。
- 酸素は、非金属介在物の形成に寄与する主要な元素でもあります。酸素はさまざまな元素と反応して酸化物介在物を形成し、それが鋼鉄内に残留すると鋼鉄の性能を低下させます。
これらの問題を軽減するには、溶融鉄から不純物を取り除いた後の脱酸素が不可欠です。脱酸素剤には通常、酸素との親和性が強いシリコン、マンガン、アルミニウム、カルシウムなどの元素を含む鉄合金が含まれます。鉄鋼製造プロセスでは、鉄鋼業界では酸素との親和性が強いため、フェロシリコンが重要な脱酸素剤として使用されます。鉄鋼製造中にシリコン鉄が追加されると、次の脱酸素反応が起こります。
2FeO + Si=2Fe + SiO₂
脱酸後に生成されるシリカは溶鋼よりも軽く、表面に浮かんでスラグに入り、鋼から酸素を効果的に除去します。このプロセスにより、鋼の強度、硬度、弾性が大幅に向上し、磁気特性が改善され、変圧器鋼のヒステリシス損失が減少します。
実際には、溶鋼を脱酸する方法は主に 2 つあります。
- 拡散脱酸法は、溶融鋼中の酸素の拡散挙動を利用し、炭素粉末などの粉末脱酸剤をフェロシリコン粉末, カルシウムシリコン粉末、精錬還元期間中にスラグ表面にアルミニウム粉末およびカルシウムカーバイド粉末を散布する方法。この方法は、スラグ中の酸素含有量を低減し、スラグと溶鋼間の酸素溶解度のバランスを崩し、溶鋼からスラグへの酸素の拡散を促進します。
- 沈殿脱酸素法では、以下のような塊状の脱酸素剤を直接添加します。フェロシリコンブロック脱酸生成物は溶鋼中に放出され、FeO と反応して沈殿します。脱酸生成物は、生成のタイミングによって、一次生成物（炉または取鍋に脱酸剤を投入するとすぐに生成）、二次生成物（すでに脱酸された鋼が液相線まで冷却される前に生成）、三次生成物（液相線と固相線の間で凝固中に生成）に分類されます。
これらの脱酸素製品は総合的に鋼の品質と性能を向上させます。
