Geležies ir plieno metalurgijos pramonėje deoksidacija yra pagrindinis procesas, lemiantis galutinio plieno gaminio švarumą, veikimą ir kainą. Ferosilicis, kaip vienas svarbiausių deoksidatorių, pasirenkamas ne tik dėl jo cheminės sudėties, bet ir, dar svarbiau, dėl jo fizinės morfologijos{1}}ypač dydžio.
Plieno deoksidacijos esmė yra paversti ištirpusį deguonį į stabilius oksidų inkliuzus, pridedant elementų su stipriu deguonies afinitetu (pvz., Silicis ir aliuminis), kurie vėliau išplaukia į paviršių ir pašalinami.Ferosilicis (FeSi)dėl didelio efektyvumo ir ekonomiškumo tapo pagrindiniu deoksidatoriumi.
Tačiau deoksidacijos reakcija nėra paprasta stechiometrija, o sudėtingas fizikinis ir cheminis procesas, kontroliuojamas masės perkėlimo būdu. Reakcijos greitį daugiausia riboja:
Silicio tirpimo ir difuzijos į išlydytą plieną greitis.
Greitis, kuriuo susidarę SiO₂ intarpai atsiskiria nuo reakcijos sąsajos ir išplaukia į paviršių.
Tarp šių veiksnių ferosilicio dydis (dydis) yra vienas iš lemiamų veiksnių, turinčių įtakos pirmajam greičio{0}}ribojimo žingsniui.
Kaip apibrėžiamas dydis-nuo makroskopinių iki mikroskopinių miltelių
Fizinės FeSi lydinio specifikacijos paprastai klasifikuojamos pagal maksimalų jo dydį:
Gumbeliai:10-100 mm. Tradicinė forma, tinkama partijomis dėti į silosus dideliuose konverteriuose arba elektrinėse krosnyse.
Granulės:1-10 mm. Pagrindinė šiuolaikinio rafinavimo kryptis, tinkama kaušų (LF) papildymo arba automatinio padavimo sistemoms.
Smulkūs grūdeliai/milteliai:0,1-3 mm arba klasifikuojami pagal akių dydį (pvz., 50–200 akių). Naudojamas specialiuose procesuose, tokiuose kaip įpurškimas, vielos padavimas arba apdorojimas srautu.
Daugiamačio dydžio įtakos deoksidacijos efektyvumui mechanizmo analizė
3.1 Reakcijos kinetika: lemiamas specifinio paviršiaus ploto vaidmuo
Dydis tiesiogiai veikia specifinį ferosilicio paviršiaus plotą (paviršiaus plotą masės vienetui). Kuo mažesnės dalelės, tuo geometriškiau padidėja savitasis paviršiaus plotas.
Didelis ferosilicis:
Įdėjus į išlydytą plieną, reakcija vyksta tik paviršiuje ir susidaro „neišsilydžiusi ferosilicio šerdis“. Silicio tirpimo ir difuzijos kelias viduje yra ilgas, todėl reakcija vyksta lėtai ir nevisiškai, todėl plieno sudėtis gali būti netolygi.
Dalelių ferosilicis:
Žymiai padidina reakcijos sąsają, leidžiant siliciui greitai ir tolygiai ištirpti per kelias minutes, todėl pasiekiama „sprogioji“ deoksidacija ir sutrumpėja rafinavimo laikas.
Išvada:
Esant tokiam pat kiekiui ir maišant, mažų -ferosilicio dalelių deoksidacijos reakcijos greitis gali būti 2–3 kartus greitesnis nei didelio ferosilicio.
3.2 Elementų atkūrimas ir išdegimo{1}}kontrolė
Atsigavimo rodiklis (atkūrimo greitis) yra pagrindinis ekonominės naudos matavimo rodiklis. Silicio nudegimas- daugiausia vyksta dviem būdais: 1) oksiduojantis į šlaką; 2) išgarinimas garų pavidalu.
Didelis ferosilicis:
Tirpsta lėtai, ilgą laiką plūduriuoja šlako -plieno sąsajoje, o silicio, kurį praranda šlakui oksiduojantis, dalis žymiai padidėja (išdegimo greitis gali siekti 8–12 %), todėl atsigavimas nestabilus.
Granuliuotas ferosilicis:
Jis greitai įsiskverbia į išlydytą plieną ir ištirpsta, efektyviai išvengdamas sąlyčio su šlaku oksidacijos. Jo vienodas pasiskirstymas taip pat sumažina purslų nuostolius, atsirandančius dėl vietinio virimo. Bendras derlius paprastai gali būti padidintas 5–8 procentiniais punktais (pvz., nuo 85% iki 90%+).
Smulki milteliai:
Tiesiogiai apipurškus, jį lengvai pašalina dūmai arba jis plūduriuoja šlakuose, todėl smarkiai nudegina{0}}. Tačiau jei jis tiekiamas į išlydyto plieno gelmes vielos padavimo arba įpurškimo būdu, jis gali pasiekti efektyviausią apsaugą ir išeigą (iki 92% ar daugiau).
3.3 Įtraukimo morfologija ir plieno švara
Deoksidacijos produkto SiO₂ morfologija ir pašalinimo efektyvumas priklauso nuo reakcijos intensyvumo.
Didelis ferosilicis:
Lėtos reakcijos lengvai sukuria dideles SiO₂ inkliuzų sankaupas, kurias sunku plūduriuoti, o tai kenkia plieno gryninimui.
Dalelės / smulkus ferosilicis:
Greitos ir vienodos reakcijos sukuria daugiau, bet mažesnių, labiau išsklaidytų SiO₂ intarpų. Šie maži intarpai labiau susiduria, susikaupia ir plūduriuoja maišant išlydytą plieną, galiausiai sumažindami bendrą deguonies kiekį (TO) išlydytame pliene 15–30%, o tai žymiai pagerina plieno tarnavimo laiką ir atsparumą smūgiams.
3.4 Proceso pritaikomumas ir automatizavimas
Didelis ferosilicis:
Pasikliauja rankiniu arba viršutiniu krano padavimu, dėl to blogas matavimo tikslumas (paklaida iki ±5%), dideli partijos sudėties svyravimai ir neatitinka šiuolaikinės liesos gamybos reikalavimų.
Dalelės ferosilicis:
Puikiai pritaikytas automatinėms svėrimo ir vibracinėms padavimo sistemoms, pasiekiantis kilogramo-lygio ar net gramo{1}}lygio tikslumą (paklaida Mažiau arba lygi ±1 %), užtikrinant absoliutų sudėties valdymo stabilumą lydant aukščiausios klasės plieną.
Vielos padavimo technologija:
Gaminimasferosilicio milteliaiį vielą su šerdimi šiuo metu yra pažangiausia tiksli mikro{0}derinimo technologija, kuri gali valdyti kompoziciją itin siaurame diapazone.
Ekonominis detalumo atrankos modelis – išsami kaštų analizė
| Kainos elementai | Dideli ferosilicio blokeliai (10-50mm) | Dalelių ferosilicis (1-10 mm) | Ferosilicio milteliai vielos padavimui |
|---|---|---|---|
| Žaliavų pirkimo kaina | Etalonas | Paprastai 5-10% didesnis | Paprastai 20-30% didesnis |
| Silicio išeiga | Palyginimas (pvz., 85 %) | Padidėjo 5-8 proc. | Padidinti 8-12 proc. |
| Efektyvi silicio kaina | Aukštas | Žemesnis | Reikalingas skaičiavimas, pagrįstas vielos padavimo sąnaudomis |
| Rafinavimo laikas / energijos suvartojimas | Aukštas (lėtesnis atsakas) | Sumažėjo 10-15 proc. | Tikslus valdymas, mažos bendros energijos sąnaudos |
| Kokybės stabilumas / laužo norma | Didesnė rizika | Žymiai žemesnė | Optimalus |
| Darbo ir automatizavimo išlaidos | Aukštas | Žemas | Vidutinė (investicijos į įrangą) |
Išvada:Daugumoje šiuolaikinių plieno gamyklų, kuriose naudojamas kaušinis rafinavimas (LF), nors ferosilicio dalelių vieneto kaina yra šiek tiek didesnė, dėl padidėjusio derlingumo, sumažėjusio energijos suvartojimo ir pagerėjusios kokybės sutaupytos bendros sąnaudos paprastai gali padengti kainų skirtumą per 3-6 mėnesius, todėl gaunama didelė ilgalaikė ekonominė nauda.
Atrankos rekomendacijos ir geriausia praktika
Elektrinės lankinės krosnies / konverterio plieno gamybos procesas:Vidutinio-dydžio (10-30 mm) blokinis ferosilicis gali būti naudojamas preliminariai išankstinei deoksidacijai.
Kaušelio rafinavimo krosnis (LF):Primygtinai rekomenduojamas 1–10 mm granuliuotas ferosilicis, pridedamas naudojant automatinę padavimo sistemą. Tai auksinis standartas siekiant efektyvios, stabilios ir ekonomiškos deoksidacijos.
Tikslus ultra{0}}mažo anglies dioksido kiekio ir specialiojo plieno valdymas:Ferosilicio šerdies viela (užpildyta smulkiais milteliais) naudojama milimetro{0}}lygio-sureguliuoti galutinei kompozicijai.
Karštas metalo apdorojimas liejyklų pramonėje:0,2-1 mm smulkiagrūdis-ferosilicis naudojamas inokuliacijai srautu, siekiant akimirksniu ir efektyviai deoksiduoti ir pasėti.
Ferosilicio dydis yra daug daugiau nei paprastas fizinis parametras; tai pagrindinis proceso kintamasis, jungiantis metalurginės reakcijos kinetiką, gamybos efektyvumą ir galutinę plieno kokybę. Perėjimas nuo didelių blokų prie granulių yra mikroskopinis plieno pramonės perėjimo nuo ekstensyvios prie intensyvios gamybos ir nuo patirtimi{1}}pagrįstos prie duomenų-pagrįstos procesų apraiškos. Tinkamo dalelių dydžio pasirinkimas iš esmės reiškia efektyvesnio, ekonomiškesnio ir patikimesnio gamybos metodo pasirinkimą.
Įmonėms, įsipareigojusioms didinti konkurencingumą ir gaminti aukštos kokybės{0}}plieną, labai vertinga investicija yra bendradarbiauti su ferosilicio tiekėju, galinčiu pateikti kelias specifikacijas, didelio grynumo ir stabilų pasiskirstymą pagal dydį, ir kartu atlikti proceso bandymus, siekiant optimizuoti dydį.
Apie mus
[AON Metals] gali pasigirti daugiau nei 20 metų ferolydinių patirtimi. Siūlome visą ferosilicio gaminių asortimentą – nuo blokinių iki smulkiagrūdžių -grūdžių formų, taip pat teikiame klientams techninę pagalbą pasirenkant dydį ir optimizuojant procesą, atsižvelgiant į konkrečias gamybos linijas, plieno rūšis ir tikslines išlaidas. Suprantame, kad aukščiausios kokybės produktai turi būti derinami su profesionaliomis žiniomis, siekiant sukurti maksimalią vertę mūsų klientams.
