Tradisjonellferrosilisiumdeoksidering lider av to store ulemper:først, er deoksidasjonsproduktet Al2O3 (aluminiumurenheter i ferrosilisium) en liten inklusjon, vanskelig å fjerne fra smeltet stål, som påvirker stålrenheten;sekund, deoksiderer det bare, ikke avsvovler samtidig, noe som krever tilsetning av et avsvovlingsmiddel.
Silisiumkarbid(SiC, renhet større enn eller lik 98%) adresserer disse manglene nøyaktig med sine kjernefordeler:
Aluminium-fri:Inneholder ikke aluminium, og unngår dannelse av Al₂O₃-inneslutninger, noe som gjør den egnet for produksjon av lavt-aluminiumsstål og ultra-rent stål;
Multi-funksjonell integrasjon:Kombinerer deoksidasjons-, avsvovlings- og kornforedlingsfunksjoner, og forenkler stålfremstillingsprosessen;
Termodynamiske fordeler:Mer stabil reaksjon ved høye temperaturer, deoksidasjonsprodukter flyter lett, noe som resulterer i høyere stålrenhet.
Kjernevirkningsmekanisme
(1) Deoksidasjonsmekanisme
Silisiumkarbid gjennomgår dekomponering og reduksjonsreaksjoner i smeltet stål ved 1500-1600 grader:
Hovedreaksjon:SiC + 2FeO → SiO₂ + 2Fe + CO↑
Hjelpereaksjon:SiC + 3FeO → SiO₂ + 3Fe + CO₂↑
Den genererte SiO₂ har en mye lavere tetthet enn smeltet stål og danner lett lav-smeltepunkt-komposittslagg med CaO, som raskt fjernes ved å flyte. Den stigende CO/CO₂-gassen kan røre det smeltede stålet, fremme aggregering og vekst av inneslutninger, og ytterligere forbedre renheten til det smeltede stålet.
(2) Avsvovlings- og kornforedlingsmekanisme
Avsvovlingsreaksjon:[Si] produsert ved dekomponering av SiC kan reagere med S i det smeltede stålet og danne SiS, som fjernes med slagget. Avsvovlingshastigheten kan nå 40% -60%.
Kornforfining:De fine karbidene (SiC-partiklene) som genereres av reaksjonen kan tjene som heterogene kjernekjerner under størkning av smeltet stål, raffinering av kornene og forbedrer seigheten og styrken til stålet.
Kjernefordeler med silisiumkarbid som erstatning for ferrosilisium
| Sammenligningsdimensjoner | Silisiumkarbid (SiC) | Tradisjonelt ferrosilisium (FeSi75) |
| Deoksidasjonseffektivitet | Oksygeninnholdet i smeltet stål gikk ned fra 80-100 ppm til 20-30 ppm | Oksygeninnholdet i smeltet stål gikk ned fra 80-100 ppm til 30-50 ppm |
| Avsvovlingskapasitet | Avsvovlingshastighet: 40%-60%, med samtidig deoksygenering og avsvovling. | Kun deoksygenering, avsvovlingshastighet<10%. |
| Inkluderingskontroll | Ingen Al2O3-inneslutninger, SiO2 fjernes lett | Inneholder bittesmå Al₂O3-inneslutninger, vanskelig å fjerne |
| Stål renhet | Totale inkluderinger redusert med 50 %–70 % | Totale inkluderinger er relativt høye |
| Kornforfiningseffekt | Forfining av kornstørrelse 30–40 % | Ingen signifikant kornforedlingseffekt |
| Kompatible stålkvaliteter | Lavt-aluminiumsstål, ultra-rent stål, lagerstål, etc. | Vanlig karbonstål, lav-legert stål |
Praktiske applikasjonseffekter og scenariotilpasning
(1) Typisk søknadstilfelle
Et stort stålverk brukte silisiumkarbid for å erstatte FeSi ved produksjon av GCr15-lagerstål (lavt aluminiumskrav: Als Mindre enn eller lik 0,005%):
Deoksidasjonseffekt:Oksygeninnholdet i det smeltede stålet sank fra 90 ppm til 25 ppm, en reduksjon på 72,2 %;
Inkluderingsendringer:Al2O3-inneslutninger var nesten null, og det totale inklusjonsinnholdet sank fra 12 mg/10 kg til 3,5 mg/10 kg;
Mekaniske egenskaper:Strekkstyrken økte fra 1800 MPa til 1950 MPa, og slagfastheten (-20 grader) økte fra 28J/cm² til 42J/cm²;
Prosessforenkling:Ingen ekstra avsvovlingsmiddel var nødvendig, og kostnadene for hjelpematerialer per tonn stål ble redusert med 30-50 yuan.
(2) Egnede scenarier
Scenarier for prioritert erstatning:Høy-stålkvaliteter som er følsomme for inneslutninger, for eksempel lavt-aluminiumsstål, ultra-rent stål, lagerstål og fjærstål;
Uegnede scenarier:Vanlig karbonstål (kostnad høyere enn ferrosilisium, ingen kostnad-effektivitetsfordel), stålkvaliteter som krever høy-silisiumlegering (silisiumkarbidinnholdseffektiviteten er lavere enn ferrosilisium).
Nøkkelpunkter for prosesskontroll
(1) Tilleggsmengde og metode
Tilleggsbeløp:
Kontrollert til 0,3 %-0,8 % av den smeltede stålmassen (0,5 %-0,8 % for avansert stål, 0,3 %-0,5 % for vanlig legert stål);
Tidspunkt for tillegg:
Tilsatt med strømmen når omformertappingen når 1/2, eller tilsatt i det innledende stadiet av LF-ovnsraffinering for å sikre tilstrekkelig reaksjon;
Fysiske krav:
Velg blokkholdig silisiumkarbid med en størrelse på 3-10 mm for å unngå overdreven forbrenning på grunn av pulver.
(2) Prosesstilpasning og justering
Grunnleggende slagg:
Kontroller CaO/SiO₂=1.2-1.5 for å øke slaggens adsorpsjonskapasitet for SiO₂;
Temperaturkontroll:
Oppretthold den smeltede ståltemperaturen på 1550-1600 grader for å sikre tilstrekkelig SiC-nedbrytningsreaksjon;
Kombinert bruk:
Når lagt til i forbindelse medkalsium silisium legeringerog ferromangan, kan det ytterligere forbedre avsvovlings- og inkluderingsfjerningseffekter.
(3) Lagring og beskyttelse
Lagring:
Oppbevares i et tørt og ventilert miljø for å unngå fuktighetsoksidasjon (oksidasjon vil generere en SiO₂-film som reduserer reaktiviteten);
Sikkerhet:
Holdes unna åpen ild under tilsetning. CO/CO₂-gasser må slippes ut gjennom eksossystemet for å unngå å overskride standarden for verkstedgasskonsentrasjon.
