Ferropiitä käytetään terästeollisuudessa hapettumisenestoaineena. Teräksenvalmistusprosessin aikana haitallisten epäpuhtauksien, kuten hiilen ja rikin, poistamiseksi sulasta raudasta syötetään happea menetelmillä, kuten happipuhalluksella tai hapettimien lisäämisellä. Yleisesti ottaen happipuhalluksen tarkoitus on hapettaa sulassa raudassa olevia alkuaineita, kuten hiiltä, piitä, mangaania, fosforia ja rikkiä, jolloin muodostuu kaasuja tai korkeamman sulamispisteen oksideja. Tämä vähentää näiden viiden alkuaineen haitallisia vaikutuksia teräksen koostumukseen ja hyödyntää hapettumisen aikana vapautuvaa lämpöä nostaakseen sulan raudan lämpötilaa. Tämä prosessi kuitenkin lisää vähitellen teräksen happipitoisuutta, pääasiassa FeO:n muodossa. Epäonnistuminen hapen poistamisessa teräksestä vaikuttaa haitallisesti valuteräsaihioiden mekaanisiin ominaisuuksiin.
Lisäksi happi itsessään aiheuttaa useita haittoja teräksen valmistuksessa:
- Happi on yksi tärkeimmistä kaasuhuokoisuuden syistä valuteräsosissa. Teräksen jähmettymisen aikana hapen liukoisuus laskee merkittävästi lämpötilan laskeessa, jolloin vapautunut happi reagoi teräksessä olevan hiilen kanssa, jolloin syntyy CO-kuplia, jotka voivat muodostaa huokosia, jos ne jäävät teräkseen.
- Liiallinen happipitoisuus sulassa teräksessä pahentaa taipumusta kuumahalkeilulle valuteräksessä. Tämä johtuu siitä, että FeO muodostaa eutektiikkaa (FeO·FeS) FeS:n kanssa niiden kohtaaessaan, jolla on alhainen sulamispiste (940 astetta) ja joka pyrkii leviämään ohuena kalvona raerajoille, mikä edistää kuumahalkeilua.
- Happi on myös tärkeä elementti, joka edistää ei-metallisten sulkeumien muodostumista. Se voi reagoida eri alkuaineiden kanssa muodostaen oksidisulkeumia, jotka, jos ne jäävät teräkseen, heikentävät sen suorituskykyä.
Näiden ongelmien lieventämiseksi hapettumisenesto on välttämätöntä sen jälkeen, kun sulasta raudasta on poistettu epäpuhtaudet. Hapettumisenestoaineet sisältävät tyypillisesti rautaseoksia, jotka sisältävät alkuaineita, kuten piitä, mangaania, alumiinia ja kalsiumia, ja jotka on valittu niiden vahvan affiniteetin vuoksi. Teräksenvalmistusprosessissa ferropiitä käytetään terästeollisuudessa tärkeänä hapettumisenestoaineena sen vahvan happiaffiniteetin vuoksi. Kun piirautaa lisätään teräksen valmistuksen aikana, tapahtuu seuraava hapettumisreaktio:
2FeO + Si=2Fe + SiO₂
Hapettumisen jälkeen syntyvä piidioksidi on kevyempää kuin sula teräs ja kelluu pinnalla tunkeutuen kuonaan ja poistaen tehokkaasti happea teräksestä. Tämä prosessi parantaa merkittävästi teräksen lujuutta, kovuutta ja elastisuutta, parantaa sen magneettisia ominaisuuksia ja vähentää muuntajateräksen hystereesihäviöitä.
Käytännössä on kaksi päämenetelmää sulan teräksen hapettumisen poistamiseen:
- Diffuusiodeoksidaatiossa hyödynnetään hapen diffuusiokäyttäytymistä sulassa teräksessä, jossa jauhemaiset hapettimet, kuten hiilijauhe,ferrosilikon jauhe, kalsiumpiijauhe,alumiinijauhetta ja kalsiumkarbidijauhetta levitetään kuonan pinnalle puhdistuksen pelkistysjakson aikana. Tämä menetelmä vähentää happipitoisuutta kuonassa ja häiritsee hapen liukoisuuden tasapainoa kuonan ja sulan teräksen välillä, mikä helpottaa hapen diffuusiota sulasta teräksestä kuonaan.
- Saostusdeoksidaatiossa lisätään suoraan paksuja hapettumisenestoaineita, kutenferrosilikon lohkotsulaa terästä, jossa ne reagoivat FeO:n kanssa ja saostuvat. Hapettumistuotteen muodostumisen ajoitus luokittelee ne primaarisiin (muodostuu heti, kun hapettimet on lisätty uuniin tai kauhaan), sekundäärisiin (muodostuu jo dehapetettuun teräkseen ennen kuin se jäähtyy likviduslinjaan) ja tertiäärisiin (muodostuu jähmettymisen aikana liquiduksen ja soliduksen välillä rivit).
Nämä hapettumisenestotuotteet parantavat yhdessä teräksen laatua ja suorituskykyä.
