Традиционалнаферосилицијумдеоксидација има два главна недостатка:прво, производ деоксидације Ал₂О₃ (алуминијумске нечистоће у феросилицијуму) је сићушна инклузија, која се тешко уклања из растопљеног челика, што утиче на чистоћу челика;друго, само деоксидише, а не истовремено одсумпорава, захтевајући додатак средства за одсумпоравање.
Силицијум карбид(СиЦ, чистоћа већа или једнака 98%) прецизно решава ове недостатке својим основним предностима:
Без алуминијума-:Не садржи алуминијум, избегава стварање инклузија Ал₂О₃, што га чини погодним за производњу ниско-алуминијумског челика и ултра-производње челика;
Мулти{0}}функционална интеграција:Комбинује функције деоксидације, одсумпоравања и пречишћавања зрна, поједностављујући процес производње челика;
Термодинамичке предности:Стабилнија реакција на високим температурама, производи деоксидације лако плутају, што резултира већом чистоћом челика.
Основни механизам деловања
(1) Механизам деоксидације
Силицијум карбид се подвргава реакцијама распадања и редукције у растопљеном челику на 1500-1600 степени:
Главна реакција:СиЦ + 2ФеО → СиО₂ + 2Фе + ЦО↑
Помоћна реакција:СиЦ + 3ФеО → СиО₂ + 3Фе + ЦО₂↑
Настали СиО₂ има много мању густину од растопљеног челика и лако формира композитну шљаку ниске{0}}тачке-тачке топљења са ЦаО, која се брзо уклања плутањем. Гас ЦО/ЦО₂ у порасту може да промеша истопљени челик, промовишући агрегацију и раст инклузија, додатно побољшавајући чистоћу истопљеног челика.
(2) Механизам за одсумпоравање и пречишћавање зрна
Реакција одсумпоравања:[Си] произведен разградњом СиЦ може да реагује са С у истопљеном челику и формира СиС, који се уклања са шљаком. Стопа одсумпоравања може да достигне 40% -60%.
Рафинирање зрна:Фини карбиди (честице СиЦ) настали реакцијом могу послужити као хетерогена језгра нуклеације током очвршћавања растопљеног челика, рафинишући зрна и побољшавајући жилавост и чврстоћу челика.
Основне предности силицијум карбида као замене за феросилицијум
| Поређење димензија | силицијум карбид (СиЦ) | Традиционални феросилицијум (ФеСи75) |
| Ефикасност деоксидације | Садржај кисеоника у растопљеном челику смањен је са 80-100 ппм на 20-30 ппм | Садржај кисеоника у растопљеном челику смањен је са 80-100 ппм на 30-50 ппм |
| Капацитет одсумпоравања | Стопа одсумпоравања: 40%-60%, уз истовремену деоксигенацију и десулфуризацију. | Само деоксигенација, брзина одсумпоравања<10%. |
| Контрола укључивања | Без Ал2О₃ инклузија, СиО₂ се лако уклања | Садржи ситне Ал₂О₃ инклузије, које је тешко уклонити |
| Чистоћа челика | Укупна укључења смањена за 50%-70% | Укупне инклузије су релативно високе |
| Ефекат пречишћавања зрна | Прецизност величине зрна 30%-40% | Нема значајног ефекта пречишћавања зрна |
| Компатибилне класе челика | Ниско{0}}алуминијумски челик, ултра-чист челик, челик за лежајеве итд. | Обичан угљенични челик, ниско{0}}легирани челик |
Ефекти практичних апликација и прилагодљивост сценарија
(1) Типичан случај примене
Велика челичана користила је силицијум карбид да замени ФеСи приликом производње челика за лежајеве ГЦр15 (ниски захтеви за алуминијумом: Алс мање од или једнако 0,005%):
Ефекат деоксидације:Садржај кисеоника у истопљеном челику је смањен са 90ппм на 25ппм, смањење од 72,2%;
Промене укључивања:Ал₂О3 инклузије су биле скоро нуле, а укупан садржај инклузије је смањен са 12 мг/10 кг на 3,5 мг/10 кг;
Механичка својства:Затезна чврстоћа је повећана са 1800МПа на 1950МПа, а отпорност на удар (-20 степени) повећана са 28Ј/цм² на 42Ј/цм²;
Поједностављење процеса:Није било потребно додатно средство за одсумпоравање, а цена помоћних материјала по тони челика смањена је за 30-50 јуана.
(2) Погодни сценарији
Сценарији приоритетне замене:Врхунски{0}}класи челика осетљиви на инклузије, као што су ниски{1}}алуминијумски челик, ултра-челик, челик за лежајеве и челик за опруге;
Неприкладни сценарији:Обичан угљенични челик (цена већа од феро силицијума, без-предности у погледу исплативости), челични разреди који захтевају високо-легирање силицијума (ефикасност ослобађања садржаја силицијум карбида силицијум је нижа од феросилицијума).
Кључне тачке за контролу процеса
(1) Износ и метод додатка
Износ додатка:
Контролисано на 0,3%-0,8% масе растопљеног челика (0,5%-0,8% за врхунски челик, 0,3%-0,5% за обичан легирани челик);
Време додавања:
Додато са протоком када конверторско испуштање достигне 1/2, или додато у почетној фази рафинације у ЛФ пећи да би се обезбедила довољна реакција;
Физички захтеви:
Изаберите блок силицијум карбида величине 3-10 мм да бисте избегли претерано сагоревање услед праха.
(2) Адаптација и прилагођавање процеса
Основност шљаке:
Контролишите ЦаО/СиО₂=1.2-1.5 да бисте побољшали капацитет адсорпције шљаке за СиО₂;
Контрола температуре:
Одржавати температуру растопљеног челика на 1550-1600 степени да би се обезбедила довољна реакција разлагања СиЦ;
Комбинована употреба:
Када се дода заједно салегуре калцијума и силицијумаи феромангана, може додатно побољшати ефекте одсумпоравања и уклањања инклузије.
(3) Складиштење и заштита
Складиштење:
Чувати у сувом и проветреном окружењу да би се избегла оксидација влаге (оксидација ће створити филм СиО₂, смањујући реактивност);
безбедност:
Држите даље од отвореног пламена током додавања. ЦО/ЦО₂ гасови се морају испуштати кроз издувни систем како би се избегло прекорачење стандарда концентрације гаса у радионици.
