Studying the Fe-Al-Si system in relation to ferrosilicon-aluminum alloy crystallization

Estudio del sistema Fe-Al-Si en relación con la cristalización de aleaciones de ferrosilicio y aluminio

En el trabajo se han calculado los valores de entalpías para una serie de compuestos ternarios y se ha llevado a cabo la triangulación del sistema Fe-Al-Si. Se han determinado las principales zonas de cristalización de los compuestos en relación con las composiciones industriales de ferrosilicio-aluminio. Se ha llevado a cabo el análisis de las posibles causas de la autogranulación de algunas composiciones de aleación y se han recomendado composiciones con características físicas estables garantizadas.

INTRODUCCIÓN

El estudio del sistema metálico Fe-Al-Si es una de las tareas importantes para la producción de aleaciones de silicio-aluminio con propiedades y características especificadas. El análisis de los datos de la literatura muestra que la mayor parte de la investigación se ocupa de las aleaciones de aluminio con aditivos no significativos de otros componentes. En la República de Kazajstán se desarrolló y utilizó industrialmente la tecnología de fundición de una aleación compleja de ferrosilicio-aluminio (FSA) a partir de carbones con alto contenido en cenizas. Esta aleación sustituye al ferrosilicio y al aluminio metálico o al aluminio secundario de grado AB85-87 en la transformación de aceros ordinarios y de baja aleación.

Según las especificaciones técnicas (ST DGP 38911750-001-2019), la aleación puede contener 40 - 65 % de silicio, 7,5 - 22,5 % de aluminio, hierro el resto (Tabla 1).

Además, la aleación puede contener 0, 5 - 1,2 % de Ti, 0,3-0,7 % de Ca, y no más de 1 % en total de Cr y Mn que entran en la aleación a partir de virutas de acero.

El contenido de carbono, en función del contenido de aluminio de la aleación, puede variar entre el 0,1 % y el 0,35 %. De forma similar a la aleación de ferrosilicio, algunos compuestos de la aleación FSA son propensos al agrietamiento y a la dispersión en polvo.

Por ejemplo, las aleaciones FSA de diferente grado de composición se fundieron en las condiciones de las plantas de AiK LLP (Ekibastuz) y KSP Steel LLP (Pavlodar) en hornos eléctricos de tipo mineral-térmico con la capacidad de 5 - 21 MVA. En la práctica, se observó que en algunos casos, al almacenar la aleación durante más de 10 días, se producía el agrietamiento de los trozos de aleación e incluso la dispersión completa en un estado de polvo fino-cristalino. Esto era especialmente característico de los grados de aleación FS45A15 y FS45A20 con el contenido de 43 - 48 % de Si y 12, 5 - 17,5 % de Al. . Cabe señalar que, en el caso de los grados altos de FSA con un contenido superior al 50 % de Si y más del 15 % de Al, no se observó la destrucción de las piezas de aleación durante el almacenamiento a largo plazo.

A este respecto, resulta de cierto interés estudiar el sistema metal Fe-Al-Si en el ámbito de las composiciones de la aleación FSA industrial.