Традиционенферосилицийдезоксидацията страда от два основни недостатъка:първипродуктът на дезоксидация Al₂O₃ (алуминиеви примеси във феросилиция) е мъничко включване, трудно се отстранява от разтопена стомана, което засяга чистотата на стоманата;второ, той само деоксидира, но не и едновременно десулфуризира, което изисква добавянето на десулфуризиращ агент.
Силициев карбид(SiC, чистота по-голяма или равна на 98%) прецизно адресира тези недостатъци със своите основни предимства:
Без{0}}алуминий:Не съдържа алуминий, като избягва образуването на включвания на Al₂O₃, което го прави подходящ за производство на стомана с ниско-алуминий и ултра-чиста стомана;
Мулти{0}}функционална интеграция:Комбинира дезоксидация, десулфуризация и функции за рафиниране на зърното, опростявайки процеса на производство на стомана;
Термодинамични предимства:По-стабилна реакция при високи температури, продуктите от дезоксидация лесно изплуват, което води до по-висока чистота на стоманата.
Основен механизъм на действие
(1) Механизъм на дезоксидация
Силициевият карбид претърпява реакции на разлагане и редукция в разтопена стомана при 1500-1600 градуса:
Основна реакция:SiC + 2FeO → SiO₂ + 2Fe + CO↑
Спомагателна реакция:SiC + 3FeO → SiO₂ + 3Fe + CO₂↑
Генерираният SiO₂ има много по-ниска плътност от разтопената стомана и лесно образува композитна шлака с ниска-точка на топене- с CaO, която бързо се отстранява чрез плаване. Надигащият се газ CO/CO₂ може да разбърка стопената стомана, насърчавайки агрегацията и растежа на включванията, като допълнително подобрява чистотата на стопената стомана.
(2) Десулфуризация и механизъм за рафиниране на зърното
Реакция на десулфуризация:[Si], произведен от разлагането на SiC, може да реагира със S в разтопената стомана, за да образува SiS, който се отстранява с шлаката. Степента на десулфуризация може да достигне 40% -60%.
Усъвършенстване на зърното:Фините карбиди (SiC частици), генерирани от реакцията, могат да служат като хетерогенни нуклеационни ядра по време на втвърдяването на разтопената стомана, рафинирайки зърната и подобрявайки издръжливостта и здравината на стоманата.
Основни предимства на силициевия карбид като заместител на феросилиция
| Сравнителни измерения | Силициев карбид (SiC) | Традиционен феросилиций (FeSi75) |
| Ефективност на дезоксидация | Съдържанието на кислород в разтопената стомана намалява от 80-100 ppm на 20-30 ppm | Съдържанието на кислород в разтопената стомана намалява от 80-100 ppm на 30-50 ppm |
| Капацитет за десулфуризация | Степен на десулфуризация: 40%-60%, с едновременна деоксигенация и десулфуризация. | Само дезоксигенация, скорост на десулфуризация<10%. |
| Контрол на включването | Няма включвания на Al2O3, SiO₂ се отстранява лесно | Съдържа миниатюрни примеси Al2O3, трудни за отстраняване |
| Чистота на стоманата | Общите включвания са намалени с 50%-70% | Общите включвания са относително високи |
| Ефект на рафиниране на зърното | Усъвършенстване на размера на зърното 30%-40% | Няма значителен ефект на рафиниране на зърното |
| Съвместими класове стомана | Ниско-алуминиева стомана, ултра-чиста стомана, лагерна стомана и др. | Обикновена въглеродна стомана, ниско{0}}легирана стомана |
Ефекти от практическото приложение и адаптивност на сценария
(1) Типичен случай на приложение
Голям стоманодобивен завод използва силициев карбид, за да замени FeSi при производството на лагерна стомана GCr15 (ниско изискване за алуминий: Als По-малко или равно на 0,005%):
Дезоксидиращ ефект:Съдържанието на кислород в разтопената стомана намалява от 90 ppm до 25 ppm, намаление от 72,2%;
Промени при включване:Включванията на Al2O3 бяха почти нулеви и общото съдържание на включвания намаля от 12 mg/10 kg до 3,5 mg/10 kg;
Механични свойства:Якостта на опън се увеличи от 1800MPa на 1950MPa, а якостта на удар (-20 градуса) се увеличи от 28J/cm² на 42J/cm²;
Опростяване на процеса:Не е необходим допълнителен десулфуриращ агент и цената на спомагателните материали на тон стомана е намалена с 30-50 юана.
(2) Подходящи сценарии
Сценарии за приоритетна замяна:Висок-класове стомана, чувствителни към включвания, като ниско-алуминиева стомана, ултра-чиста стомана, лагерна стомана и пружинна стомана;
Неподходящи сценарии:Обикновена въглеродна стомана (цена по-висока от феросилиция, без предимство по-ефективност на разходите), класове стомана, изискващи високо-силициево легиране (ефективността на освобождаване на съдържанието на силициев карбид е по-ниска от феросилиция).
Ключови точки за контрол на процеса
(1) Сума и метод на добавяне
Добавена сума:
Контролирано при 0,3%-0,8% от масата на стопената стомана (0,5%-0,8% за стомана от висок клас, 0,3%-0,5% за обикновена легирана стомана);
Време за добавяне:
Добавя се с потока, когато преобразувателят достигне 1/2, или се добавя в началния етап на рафиниране в LF пещта, за да се осигури достатъчна реакция;
Физически изисквания:
Изберете блоков силициев карбид с размер 3-10 mm, за да избегнете прекомерно изгаряне поради праха.
(2) Адаптиране и настройка на процеса
Основност на шлаката:
Контролирайте CaO/SiO₂=1.2-1.5 за подобряване на адсорбционния капацитет на шлаката за SiO₂;
Контрол на температурата:
Поддържайте температурата на стопената стомана при 1550-1600 градуса, за да осигурите достатъчна реакция на разлагане на SiC;
Комбинирана употреба:
Когато се добави във връзка скалциево-силициеви сплавии фероманган, може допълнително да подобри ефектите на десулфуризация и премахване на включванията.
(3) Съхранение и защита
Съхранение:
Съхранявайте в суха и проветрива среда, за да избегнете окисление от влага (окислението ще генерира SiO₂ филм, намалявайки реактивността);
Безопасност:
Пазете от открит пламък по време на добавяне. Газовете CO/CO₂ трябва да се изхвърлят през изпускателната система, за да се избегне превишаване на стандарта за концентрация на газ в работилницата.
