Tradiţionalferosiliciudezoxidarea are două dezavantaje majore:primul, produsul de dezoxidare Al₂O₃ (impurități de aluminiu în ferosiliciu) este o incluziune minusculă, greu de îndepărtat din oțelul topit, care afectează puritatea oțelului;doilea, doar dezoxidează, nu desulfurează simultan, necesitând adăugarea unui agent de desulfurare.
Carbură de siliciu(SiC, puritate Mai mare sau egală cu 98%) abordează în mod precis aceste deficiențe cu avantajele sale principale:
Fără-aluminiu:Nu conține aluminiu, evitând formarea de incluziuni de Al₂O₃, ceea ce îl face potrivit pentru producția de oțel cu conținut scăzut de-aluminiu și oțel ultra-pur;
Integrare multi-funcțională:Combină funcțiile de dezoxidare, desulfurare și rafinare a cerealelor, simplificând procesul de fabricare a oțelului;
Avantaje termodinamice:Reacție mai stabilă la temperaturi ridicate, produsele de deoxidare plutesc cu ușurință, rezultând o curățenie mai mare a oțelului.
Mecanismul principal de acțiune
(1) Mecanismul de dezoxidare
Carbura de siliciu suferă reacții de descompunere și reducere în oțelul topit la 1500-1600 grade:
Reacția principală:SiC + 2FeO → SiO₂ + 2Fe + CO↑
Reacție auxiliară:SiC + 3FeO → SiO₂ + 3Fe + CO₂↑
SiO₂ generat are o densitate mult mai mică decât oțelul topit și formează cu ușurință zgură compozită cu punct de topire -scăzut-cu CaO, care este îndepărtată rapid prin plutire. Gazul CO/CO₂ în creștere poate agita oțelul topit, promovând agregarea și creșterea incluziunilor, îmbunătățind și mai mult puritatea oțelului topit.
(2) Mecanismul de desulfurare și rafinare a cerealelor
Reacția de desulfurare:[Si] produs prin descompunerea SiC poate reacționa cu S din oțelul topit pentru a forma SiS, care este îndepărtat cu zgura. Rata de desulfurare poate ajunge la 40%-60%.
Rafinarea cerealelor:Carburele fine (particule de SiC) generate de reacție pot servi ca nuclee de nucleare eterogene în timpul solidificării oțelului topit, rafinând boabele și îmbunătățind duritatea și rezistența oțelului.
Avantajele de bază ale carburii de siliciu ca înlocuitor al ferrosiliciului
| Dimensiuni de comparație | Carbură de siliciu (SiC) | Ferosiliciu tradițional (FeSi75) |
| Eficiența dezoxidării | Conținutul de oxigen din oțelul topit a scăzut de la 80-100 ppm la 20-30 ppm | Conținutul de oxigen din oțelul topit a scăzut de la 80-100 ppm la 30-50 ppm |
| Capacitate de desulfurare | Rata de desulfurare: 40%-60%, cu dezoxigenare si desulfurare simultana. | Doar deoxigenare, viteza de desulfurare<10%. |
| Controlul incluziunii | Fără incluziuni Al₂O₃, SiO₂ este ușor îndepărtat | Conține incluziuni minuscule de Al₂O₃, greu de îndepărtat |
| Puritatea oțelului | Incluziuni totale reduse cu 50%-70% | Incluziunile totale sunt relativ mari |
| Efect de rafinare a cerealelor | Rafinarea mărimii granulelor 30%-40% | Fără efect semnificativ de rafinare a cerealelor |
| Grade de oțel compatibile | Oțel cu conținut scăzut de-aluminiu, oțel ultra-pur, oțel pentru rulmenți etc. | Oțel carbon obișnuit, oțel{0}scăzut aliat |
Efecte practice de aplicare și adaptabilitate la scenarii
(1) Caz de aplicare tipic
O fabrică de oțel mare a folosit carbură de siliciu pentru a înlocui FeSi atunci când producea oțel pentru rulmenți GCr15 (cerință scăzută de aluminiu: Als Mai puțin sau egal cu 0,005%):
Efect de dezoxidare:Conținutul de oxigen din oțelul topit a scăzut de la 90 ppm la 25 ppm, o reducere de 72,2%;
Modificări de includere:Incluziunile Al₂O₃ au fost aproape zero, iar conținutul total de incluziune a scăzut de la 12mg/10kg la 3,5mg/10kg;
Proprietăți mecanice:Rezistența la tracțiune a crescut de la 1800MPa la 1950MPa, iar rezistența la impact (-20 grade) a crescut de la 28J/cm² la 42J/cm²;
Simplificarea procesului:Nu a fost necesar niciun agent de desulfurare suplimentar, iar costul materialelor auxiliare pe tonă de oțel a fost redus cu 30-50 de yuani.
(2) Scenarii adecvate
Scenarii de înlocuire prioritară:Oțel-de calitate superioară sensibile la incluziuni, cum ar fi oțel cu conținut scăzut de-aluminiu, oțel ultra-pur, oțel pentru rulmenți și oțel pentru arc;
Scenarii nepotrivite:Oțel carbon obișnuit (cost mai mare decât ferosiliciu, fără avantaj de cost-eficiență), tipuri de oțel care necesită aliaje ridicate de-siliciu (eficiența de eliberare a conținutului de siliciu din carbură de siliciu este mai mică decât ferosiliciu).
Puncte cheie pentru controlul procesului
(1) Suma și metoda de adăugare
Suma suplimentară:
Controlat la 0,3%-0,8% din masa oțelului topit (0,5%-0,8% pentru oțel de ultimă generație, 0,3%-0,5% pentru oțel aliat obișnuit);
Timp suplimentar:
Se adaugă cu debitul când atingerea convertorului atinge 1/2 sau se adaugă la etapa inițială a rafinării cuptorului LF pentru a asigura o reacție suficientă;
Cerințe fizice:
Selectați carbură de siliciu blocată cu o dimensiune de 3-10 mm pentru a evita arderea excesivă din cauza pulberii.
(2) Adaptarea și ajustarea proceselor
Baza zgură:
Controlați CaO/SiO₂=1.2-1.5 pentru a îmbunătăți capacitatea de adsorbție a zgurii pentru SiO₂;
Controlul temperaturii:
Menține temperatura oțelului topit la 1550-1600 grade pentru a asigura o reacție suficientă de descompunere a SiC;
Utilizare combinată:
Când se adaugă împreună cualiaje de calciu siliciuși feromangan, poate îmbunătăți în continuare efectele de desulfurare și de eliminare a incluziunii.
(3) Depozitare și protecție
Depozitare:
Depozitați într-un mediu uscat și ventilat pentru a evita oxidarea umezelii (oxidarea va genera o peliculă de SiO₂, reducând reactivitatea);
Siguranţă:
A se ține departe de flăcări deschise în timpul adăugării. Gazele CO/CO₂ trebuie evacuate prin sistemul de evacuare pentru a evita depășirea standardului de concentrație a gazelor din atelier.
