ΠαραδοσιακόςσιδηροπυρίτιοΗ αποξείδωση έχει δύο σημαντικά μειονεκτήματα:πρώτα, το προϊόν αποξείδωσης Al2O3 (ακαθαρσίες αλουμινίου σε σιδηροπυρίτιο) είναι ένα μικροσκοπικό στοιχείο, δύσκολο να αφαιρεθεί από τηγμένο χάλυβα, επηρεάζοντας την καθαρότητα του χάλυβα.δεύτερος, αποοξειδώνεται μόνο, όχι ταυτόχρονα αποθειώνεται, απαιτώντας την προσθήκη ενός παράγοντα αποθείωσης.
Καρβίδιο του πυριτίου(SiC, καθαρότητα μεγαλύτερη από ή ίση με 98%) αντιμετωπίζει με ακρίβεια αυτές τις ελλείψεις με τα βασικά πλεονεκτήματά του:
Αλουμίνιο-δωρεάν:Δεν περιέχει αλουμίνιο, αποφεύγοντας το σχηματισμό εγκλεισμάτων Al2O3, καθιστώντας το κατάλληλο για παραγωγή χάλυβα χαμηλού-αλουμινίου και εξαιρετικά-καθαρού χάλυβα.
Πολλαπλή-ενοποίηση:Συνδυάζει λειτουργίες αποξείδωσης, αποθείωσης και εξευγενισμού κόκκων, απλοποιώντας τη διαδικασία παραγωγής χάλυβα.
Θερμοδυναμικά πλεονεκτήματα:Πιο σταθερή αντίδραση σε υψηλές θερμοκρασίες, τα προϊόντα αποξείδωσης επιπλέουν εύκολα, με αποτέλεσμα υψηλότερη καθαριότητα χάλυβα.
Βασικός Μηχανισμός Δράσης
(1) Μηχανισμός Αποξείδωσης
Το καρβίδιο του πυριτίου υφίσταται αντιδράσεις αποσύνθεσης και αναγωγής σε λιωμένο χάλυβα στους 1500-1600 βαθμούς:
Κύρια αντίδραση:SiC + 2FeO → SiO₂ + 2Fe + CO↑
Βοηθητική αντίδραση:SiC + 3FeO → SiO2 + 3Fe + CO₂↑
Το παραγόμενο SiO2 έχει πολύ χαμηλότερη πυκνότητα από τον τετηγμένο χάλυβα και σχηματίζει εύκολα σύνθετη σκωρία χαμηλού σημείου τήξης{{1} με CaO, η οποία απομακρύνεται γρήγορα με επίπλευση. Το ανερχόμενο αέριο CO/CO2 μπορεί να αναδεύσει τον τηγμένο χάλυβα, προάγοντας τη συσσωμάτωση και την ανάπτυξη των εγκλεισμάτων, βελτιώνοντας περαιτέρω την καθαρότητα του τηγμένου χάλυβα.
(2) Μηχανισμός Αποθείωσης και Εξευγενισμού Σιτηρών
Αντίδραση αποθείωσης:Το [Si] που παράγεται από την αποσύνθεση του SiC μπορεί να αντιδράσει με το S στον τηγμένο χάλυβα για να σχηματίσει SiS, το οποίο απομακρύνεται με τη σκωρία. Ο ρυθμός αποθείωσης μπορεί να φτάσει το 40%-60%.
Εξευγενισμός κόκκων:Τα λεπτά καρβίδια (σωματίδια SiC) που παράγονται από την αντίδραση μπορούν να χρησιμεύσουν ως ετερογενείς πυρήνες κατά τη στερεοποίηση του τηγμένου χάλυβα, εξευγενίζοντας τους κόκκους και βελτιώνοντας τη σκληρότητα και την αντοχή του χάλυβα.
Βασικά πλεονεκτήματα του καρβιδίου του πυριτίου ως υποκατάστατο του σιδηροπυριτίου
| Διαστάσεις σύγκρισης | Καρβίδιο του πυριτίου (SiC) | Παραδοσιακό Σιδηροπυρίτιο (FeSi75) |
| Αποτελεσματικότητα αποξείδωσης | Η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στον τετηγμένο χάλυβα μειώθηκε από 80-100 ppm σε 20-30 ppm | Η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στον τετηγμένο χάλυβα μειώθηκε από 80-100 ppm σε 30-50 ppm |
| Ικανότητα αποθείωσης | Ποσοστό αποθείωσης: 40%-60%, με ταυτόχρονη αποοξυγόνωση και αποθείωση. | Μόνο αποοξυγόνωση, ρυθμός αποθείωσης<10%. |
| Έλεγχος Ένταξης | Χωρίς εγκλείσματα Al2O3, το SiO2 αφαιρείται εύκολα | Περιέχει μικροσκοπικά εγκλείσματα Al2O3, που είναι δύσκολο να αφαιρεθούν |
| Καθαρότητα χάλυβα | Οι συνολικές συμπεριλήψεις μειώθηκαν κατά 50%-70% | Οι συνολικές συμπεριλήψεις είναι σχετικά υψηλές |
| Επίδραση εξευγενισμού κόκκων | Καθαρισμός μεγέθους κόκκου 30%-40% | Δεν υπάρχει σημαντική επίδραση εξευγενισμού κόκκων |
| Συμβατές ποιότητες χάλυβα | Χάλυβας χαμηλού-αλουμινίου, εξαιρετικά-καθαρός χάλυβας, χάλυβας ρουλεμάν κ.λπ. | Συνηθισμένος ανθρακούχο χάλυβας, χαμηλής-κράματος χάλυβας |
Εφέ πρακτικών εφαρμογών και προσαρμοστικότητα σεναρίου
(1) Τυπική περίπτωση εφαρμογής
Ένα μεγάλο εργοστάσιο χάλυβα χρησιμοποιούσε καρβίδιο του πυριτίου για να αντικαταστήσει το FeSi κατά την παραγωγή χάλυβα που φέρει GCr15 (χαμηλή απαίτηση αλουμινίου: Als Μικρότερο ή ίσο με 0,005%):
Επίδραση αποξείδωσης:Η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στον τηγμένο χάλυβα μειώθηκε από 90 ppm σε 25 ppm, μείωση 72,2%.
Αλλαγές συμπερίληψης:Τα εγκλείσματα Al2O3 ήταν σχεδόν μηδενικά και η συνολική περιεκτικότητα συμπερίληψης μειώθηκε από 12 mg/10kg σε 3,5 mg/10kg.
Μηχανικές ιδιότητες:Η αντοχή σε εφελκυσμό αυξήθηκε από 1800 MPa σε 1950 MPa και η αντοχή σε κρούση (-20 μοίρες ) αυξήθηκε από 28 J/cm² σε 42 J/cm².
Απλοποίηση διαδικασίας:Δεν απαιτήθηκε πρόσθετος παράγοντας αποθείωσης και το κόστος των βοηθητικών υλικών ανά τόνο χάλυβα μειώθηκε κατά 30-50 γιουάν.
(2) Κατάλληλα σενάρια
Σενάρια αντικατάστασης προτεραιότητας:Ποιότητες χάλυβα υψηλής-υψηλού επιπέδου ευαίσθητες σε εγκλείσματα, όπως χάλυβας χαμηλού-αλουμινίου, εξαιρετικά-καθαρός χάλυβας, χάλυβας ρουλεμάν και χάλυβας ελατηρίου.
Ακατάλληλα σενάρια:Συνηθισμένος ανθρακούχο χάλυβας (κόστος υψηλότερο από το σιδηροπυρίτιο, χωρίς κόστος-πλεονέκτημα αποτελεσματικότητας), ποιότητες χάλυβα που απαιτούν υψηλό-κράμα πυριτίου (η απόδοση αποδέσμευσης περιεκτικότητας σε καρβίδιο του πυριτίου είναι χαμηλότερη από το σιδηροπυρίτιο).
Βασικά σημεία για τον έλεγχο διαδικασίας
(1) Ποσό και μέθοδος προσθήκης
Ποσό προσθήκης:
Ελέγχεται στο 0,3%-0,8% της μάζας του τηγμένου χάλυβα (0,5%-0,8% για χάλυβα υψηλής ποιότητας, 0,3%-0,5% για συνηθισμένο κράμα χάλυβα).
Χρόνος προσθήκης:
Προστίθεται με τη ροή όταν το χτύπημα του μετατροπέα φτάσει το 1/2 ή προστίθεται στο αρχικό στάδιο της εξευγενισμού του κλιβάνου LF για να εξασφαλιστεί επαρκής αντίδραση.
Φυσικές Απαιτήσεις:
Επιλέξτε μπλοκ καρβίδιο του πυριτίου με μέγεθος 3-10mm για να αποφύγετε την υπερβολική καύση λόγω σκόνης.
(2) Προσαρμογή και προσαρμογή διαδικασίας
Βασικότητα σκωρίας:
Έλεγχος CaO/SiO2=1.2-1.5 για ενίσχυση της ικανότητας προσρόφησης της σκωρίας για SiO2.
Έλεγχος θερμοκρασίας:
Διατηρήστε τη θερμοκρασία του τετηγμένου χάλυβα στους 1550-1600 βαθμούς για να εξασφαλίσετε επαρκή αντίδραση αποσύνθεσης SiC.
Συνδυασμένη χρήση:
Όταν προστίθεται σε συνδυασμό μεκράματα πυριτίου ασβεστίουκαι το σιδηρομαγγάνιο, μπορεί να βελτιώσει περαιτέρω τα αποτελέσματα αποθείωσης και αφαίρεσης εγκλεισμού.
(3) Αποθήκευση και προστασία
Αποθήκευση:
Αποθηκεύστε σε ξηρό και αεριζόμενο περιβάλλον για να αποφύγετε την οξείδωση από την υγρασία (η οξείδωση θα δημιουργήσει ένα φιλμ SiO2, μειώνοντας την αντιδραστικότητα).
Ασφάλεια:
Κρατήστε το μακριά από ανοιχτές φλόγες κατά την προσθήκη. Τα αέρια CO/CO2 πρέπει να εκκενώνονται μέσω του συστήματος εξάτμισης για να αποφευχθεί η υπέρβαση του προτύπου συγκέντρωσης αερίου του συνεργείου.
