Tradicinisferosilicisdeoksidacija turi du didelius trūkumus:pirma, deoksidacijos produktas Al2O3 (aliuminio priemaišos ferosilicio sudėtyje) yra mažas intarpas, kurį sunku pašalinti iš išlydyto plieno, turintis įtakos plieno grynumui;antra, jis tik deoksiduoja, o ne tuo pačiu metu desulfuruoja, todėl reikia pridėti sieros pašalinimo agento.
Silicio karbidas(SiC, grynumas didesnis nei arba lygus 98%), tiksliai pašalina šiuos trūkumus su pagrindiniais pranašumais:
Aliuminis-nemokamas:Sudėtyje nėra aliuminio, todėl išvengiama Al₂O3 intarpų susidarymo, todėl tinka mažo-aliuminio plieno ir ypač-gryno plieno gamybai;
Daugiafunkcinis{0}}integravimas:Sujungia deoksidacijos, sieros šalinimo ir grūdų rafinavimo funkcijas, supaprastindamas plieno gamybos procesą;
Termodinaminiai pranašumai:Stabilesnė reakcija aukštoje temperatūroje, deoksidacijos produktai lengvai plūduriuoja, todėl plienas yra švaresnis.
Pagrindinis veikimo mechanizmas
(1) Deoksidacijos mechanizmas
Išlydytame pliene 1500–1600 laipsnių temperatūroje silicio karbidas vyksta skilimo ir redukcijos reakcijose:
Pagrindinė reakcija:SiC + 2FeO → SiO₂ + 2Fe + CO↑
Pagalbinė reakcija:SiC + 3FeO → SiO₂ + 3Fe + CO₂↑
Susidariusio SiO₂ tankis yra daug mažesnis nei išlydyto plieno ir lengvai sudaro žemos -lydymosi- temperatūros kompozitinį šlaką su CaO, kuris greitai pašalinamas plūduriuojant. Kylančios CO/CO₂ dujos gali maišyti išlydytą plieną, skatindamos inkliuzų agregaciją ir augimą, taip dar labiau pagerindamos išlydyto plieno grynumą.
(2) Desulfuravimo ir grūdų rafinavimo mechanizmas
Desulfuracijos reakcija:[Si], susidaręs skaidant SiC, gali reaguoti su S išlydytame pliene ir sudaryti SiS, kuris pašalinamas kartu su šlaku. Sieros pašalinimo greitis gali siekti 40–60%.
Grūdų rafinavimas:Reakcijos metu susidarę smulkūs karbidai (SiC dalelės) gali būti nevienalyčiai branduolių formavimosi branduoliai kietėjant išlydytam plienui, rafinuojant grūdelius ir pagerinant plieno kietumą bei stiprumą.
Pagrindiniai silicio karbido, kaip ferosilicio pakaitalo, pranašumai
| Palyginimo matmenys | Silicio karbidas (SiC) | Tradicinis ferosilicis (FeSi75) |
| Deoksidacijos efektyvumas | Deguonies kiekis išlydytame pliene sumažėjo nuo 80-100 ppm iki 20-30 ppm | Deguonies kiekis išlydytame pliene sumažėjo nuo 80-100 ppm iki 30-50 ppm |
| Sieros pašalinimo pajėgumas | Sieros pašalinimo greitis: 40–60%, vienu metu deguonies šalinimas ir sieros pašalinimas. | Tik deguonies pašalinimas, sieros pašalinimo greitis<10%. |
| Įtraukimo valdymas | Nėra Al2O3 intarpų, SiO₂ lengvai pašalinamas | Sudėtyje yra nedidelių Al₂O3 intarpų, kuriuos sunku pašalinti |
| Plieno grynumas | Bendras įtraukimas sumažintas 50–70 % | Bendras įtraukimas yra palyginti didelis |
| Grūdų rafinavimo efektas | Grūdelių dydžio patobulinimas 30–40 % | Nėra reikšmingo grūdų rafinavimo efekto |
| Suderinamos plieno rūšys | Mažas-aliuminio plienas, itin-grynas plienas, guolių plienas ir kt. | Įprastas anglinis plienas, mažai{0}}legiruotas plienas |
Praktiniai taikymo efektai ir scenarijaus pritaikomumas
(1) Įprastas taikymo atvejis
Didelė plieno gamykla naudojo silicio karbidą, kad pakeistų FeSi gaminant GCr15 guolių plieną (mažas aliuminio poreikis: Als Mažiau nei 0,005 %):
Deoksidacinis poveikis:Deguonies kiekis išlydytame pliene sumažėjo nuo 90 ppm iki 25 ppm, ty sumažėjo 72,2 %;
Įtraukimo pakeitimai:Al2O3 intarpų buvo beveik nulis, o bendras intarpų kiekis sumažėjo nuo 12mg/10kg iki 3,5mg/10kg;
Mechaninės savybės:Tempiamasis stipris padidėjo nuo 1800 MPa iki 1950 MPa, o atsparumas smūgiams (-20 laipsnių) padidėjo nuo 28 J/cm² iki 42 J/cm²;
Proceso supaprastinimas:Nereikėjo jokio papildomo desulfuravimo agento, o pagalbinių medžiagų kaina vienai tonai plieno sumažėjo 30-50 juanių.
(2) Tinkami scenarijai
Prioritetiniai pakeitimo scenarijai:Aukštos -klasės plienas, jautrus intarpams, pvz., žemo-aliuminio plieno, ypač -gryno plieno, guolių plieno ir spyruoklinio plieno;
Netinkami scenarijai:Įprastas anglinis plienas (kaina didesnė nei ferosilicis, jokio ekonomiškumo-efektyvumo pranašumo), plieno rūšys, kurioms reikalingas didelis -silicio legiravimas (silicio karbido silicio atpalaidavimo efektyvumas yra mažesnis nei ferosilicio).
Pagrindiniai procesų valdymo punktai
(1) Papildymo suma ir metodas
Papildymo suma:
Kontroliuojama 0,3 % -0,8 % išlydyto plieno masės (0,5 % - 0,8 % aukščiausios klasės plieno, 0,3 % - 0,5 % paprasto legiruoto plieno);
Papildymo laikas:
Pridedama prie srauto, kai keitiklio išpylimas pasiekia 1/2, arba pridedamas pradiniame LF krosnies rafinavimo etape, kad būtų užtikrinta pakankama reakcija;
Fiziniai reikalavimai:
Rinkitės 3–10 mm dydžio blokinį silicio karbidą, kad išvengtumėte per didelio nudegimo dėl miltelių.
(2) Proceso pritaikymas ir koregavimas
Šlako paprastumas:
Valdykite CaO/SiO₂=1.2-1.5, kad padidintumėte šlako adsorbcijos gebėjimą SiO₂;
Temperatūros valdymas:
Palaikykite 1550-1600 laipsnių išlydyto plieno temperatūrą, kad būtų užtikrinta pakankama SiC skilimo reakcija;
Kombinuotas naudojimas:
Kai pridedama kartu sukalcio silicio lydiniaiir feromangano, jis gali dar labiau pagerinti sieros pašalinimo ir inkliuzų pašalinimo poveikį.
(3) Laikymas ir apsauga
Saugykla:
Laikyti sausoje ir vėdinamoje aplinkoje, kad būtų išvengta drėgmės oksidacijos (oksidacijos metu susidarys SiO₂ plėvelė, sumažinanti reaktyvumą);
Sauga:
Papildymo metu laikyti atokiai nuo atviros liepsnos. CO/CO₂ dujos turi būti išleidžiamos per išmetimo sistemą, kad nebūtų viršyta dirbtuvės dujų koncentracijos norma.
