Tradisionalferrosilikondeoksidasi mempunyai dua kelemahan utama:Pertama, produk deoksidasi Al₂O₃ (pengotor aluminium dalam ferrosilikon) adalah inklusi kecil, sulit dihilangkan dari baja cair, sehingga mempengaruhi kemurnian baja;Kedua, ia hanya melakukan deoksidasi, tidak secara bersamaan melakukan desulfurisasi, sehingga memerlukan penambahan zat desulfurisasi.
Silikon karbida(SiC, kemurnian Lebih besar dari atau sama dengan 98%) secara tepat mengatasi kekurangan ini dengan keunggulan intinya:
Aluminium-gratis:Tidak mengandung aluminium, menghindari pembentukan inklusi Al₂O₃, sehingga cocok untuk produksi baja-aluminium rendah dan baja ultra-murni;
Integrasi{0}}multifungsi:Menggabungkan fungsi deoksidasi, desulfurisasi, dan penghalusan butiran, menyederhanakan proses pembuatan baja;
Keuntungan termodinamika:Reaksi lebih stabil pada suhu tinggi, produk deoksidasi mudah mengapung, sehingga kebersihan baja lebih tinggi.
Mekanisme Aksi Inti
(1) Mekanisme Deoksidasi
Silikon karbida mengalami reaksi dekomposisi dan reduksi dalam baja cair pada suhu 1500-1600 derajat :
Reaksi utama:SiC + 2FeO → SiO₂ + 2Fe + CO↑
Reaksi tambahan:SiC + 3FeO → SiO₂ + 3Fe + CO₂↑
SiO₂ yang dihasilkan memiliki kepadatan yang jauh lebih rendah dibandingkan baja cair dan mudah membentuk terak komposit-titik leleh-rendah dengan CaO, yang dengan cepat dihilangkan dengan cara diapung. Meningkatnya gas CO/CO₂ dapat mengaduk baja cair, mendorong agregasi dan pertumbuhan inklusi, sehingga semakin meningkatkan kemurnian baja cair.
(2) Mekanisme Desulfurisasi dan Pemurnian Butir
Reaksi desulfurisasi:[Si] yang dihasilkan oleh penguraian SiC dapat bereaksi dengan S dalam baja cair untuk membentuk SiS, yang dihilangkan bersama terak. Tingkat desulfurisasi bisa mencapai 40% -60%.
Penyempurnaan biji-bijian:Karbida halus (partikel SiC) yang dihasilkan oleh reaksi dapat berfungsi sebagai inti nukleasi heterogen selama pemadatan baja cair, menghaluskan butiran dan meningkatkan ketangguhan dan kekuatan baja.
Keunggulan Inti Silikon Karbida sebagai Pengganti Ferrosilikon
| Dimensi Perbandingan | Silikon Karbida (SiC) | Ferrosilikon Tradisional (FeSi75) |
| Efisiensi deoksidasi | Kandungan oksigen dalam baja cair menurun dari 80-100 ppm menjadi 20-30 ppm | Kandungan oksigen dalam baja cair menurun dari 80-100 ppm menjadi 30-50 ppm |
| Kapasitas Desulfurisasi | Tingkat desulfurisasi: 40%-60%, dengan deoksigenasi dan desulfurisasi secara simultan. | Hanya deoksigenasi, laju desulfurisasi<10%. |
| Kontrol Inklusi | Tidak ada inklusi Al₂O₃, SiO₂ mudah dihilangkan | Mengandung inklusi Al₂O₃ kecil, sulit dihilangkan |
| Kemurnian baja | Total inklusi berkurang 50%-70% | Total inklusi relatif tinggi |
| Efek pemurnian biji-bijian | Kehalusan ukuran butir 30% -40% | Tidak ada efek penghalusan butiran yang signifikan |
| Kelas Baja yang Kompatibel | Baja-aluminium rendah, baja-ultra murni, baja bantalan, dll. | Baja karbon biasa,-baja paduan rendah |
Efek Aplikasi Praktis dan Kemampuan Beradaptasi Skenario
(1) Kasus Aplikasi Khas
Pabrik baja besar menggunakan silikon karbida untuk menggantikan FeSi saat memproduksi baja bantalan GCr15 (persyaratan aluminium rendah: Als Kurang dari atau sama dengan 0,005%):
Efek deoksidasi:Kandungan oksigen dalam baja cair menurun dari 90ppm menjadi 25ppm, penurunan sebesar 72,2%;
Perubahan penyertaan:Inklusi Al₂O₃ hampir nol, dan total konten inklusi menurun dari 12mg/10kg menjadi 3,5mg/10kg;
Sifat mekanik:Kekuatan tarik meningkat dari 1800MPa menjadi 1950MPa, dan ketangguhan impak (-20 derajat ) meningkat dari 28J/cm² menjadi 42J/cm²;
Penyederhanaan proses:Tidak diperlukan bahan desulfurisasi tambahan, dan biaya bahan pembantu per ton baja berkurang 30-50 yuan.
(2) Skenario yang Cocok
Skenario Penggantian Prioritas:Baja-kelas atas yang sensitif terhadap inklusi, seperti baja-aluminium rendah, baja ultra-murni, baja bantalan, dan baja pegas;
Skenario yang Tidak Sesuai:Baja karbon biasa (biayanya lebih tinggi daripada silikon ferro, tanpa keunggulan-efektivitas biaya), kualitas baja yang memerlukan paduan silikon-tinggi (efisiensi pelepasan konten silikon karbida lebih rendah daripada ferrosilikon).
Poin-Poin Penting untuk Pengendalian Proses
(1) Jumlah dan Cara Penambahan
Jumlah Tambahan:
Dikendalikan pada 0,3%-0,8% massa baja cair (0,5%-0,8% untuk baja kelas atas, 0,3%-0,5% untuk baja paduan biasa);
Waktu Penambahan:
Ditambahkan dengan aliran ketika ketukan konverter mencapai 1/2, atau ditambahkan pada tahap awal pemurnian tungku LF untuk memastikan reaksi yang cukup;
Persyaratan Fisik:
Pilih silikon karbida blok dengan ukuran 3-10mm untuk menghindari pembakaran berlebih akibat bedak.
(2) Proses Adaptasi dan Penyesuaian
Kebasaan Terak:
Kontrol CaO/SiO₂=1.2-1.5 untuk meningkatkan kapasitas adsorpsi terak terhadap SiO₂;
Kontrol Suhu:
Pertahankan suhu baja cair pada 1550-1600 derajat untuk memastikan reaksi dekomposisi SiC yang cukup;
Penggunaan Gabungan:
Ketika ditambahkan bersamaan denganpaduan kalsium silikondan ferromangan, selanjutnya dapat meningkatkan efek desulfurisasi dan penghilangan inklusi.
(3) Penyimpanan dan Perlindungan
Penyimpanan:
Simpan di lingkungan yang kering dan berventilasi untuk menghindari oksidasi kelembapan (oksidasi akan menghasilkan lapisan SiO₂, sehingga mengurangi reaktivitas);
Keamanan:
Jauhkan dari api terbuka selama penambahan. Gas CO/CO₂ harus dibuang melalui sistem pembuangan untuk menghindari melebihi standar konsentrasi gas bengkel.
