परंपरागतफेरोसिलिकॉनडीऑक्सीडेशन दो प्रमुख कमियों से ग्रस्त है:पहला, डीऑक्सीडेशन उत्पाद Al₂O₃ (फेरोसिलिकॉन में एल्यूमीनियम अशुद्धियाँ) एक छोटा सा समावेश है, जिसे पिघले हुए स्टील से निकालना मुश्किल है, जो स्टील की शुद्धता को प्रभावित करता है;दूसरा, यह केवल डीऑक्सीडाइज़ करता है, साथ ही डीसल्फराइज़ नहीं करता है, इसके लिए एक डीसल्फराइजिंग एजेंट को जोड़ने की आवश्यकता होती है।
सिलिकन कार्बाइड(SiC, शुद्धता 98% से अधिक या उसके बराबर) अपने मुख्य लाभों के साथ इन कमियों को सटीक रूप से संबोधित करता है:
एल्यूमिनियम-मुफ़्त:इसमें कोई एल्युमीनियम नहीं है, जो Al₂O₃ समावेशन के गठन से बचाता है, जो इसे कम {{0}एल्यूमीनियम स्टील और अल्ट्रा{1}शुद्ध स्टील उत्पादन के लिए उपयुक्त बनाता है;
बहु-कार्यात्मक एकीकरण:डीऑक्सीडेशन, डीसल्फराइजेशन और अनाज शोधन कार्यों को जोड़ती है, जिससे स्टील बनाने की प्रक्रिया सरल हो जाती है;
थर्मोडायनामिक लाभ:उच्च तापमान पर अधिक स्थिर प्रतिक्रिया, डीऑक्सीडेशन उत्पाद आसानी से तैरते हैं, जिसके परिणामस्वरूप स्टील की सफाई अधिक होती है।
कार्रवाई का मूल तंत्र
(1) डीऑक्सीडेशन तंत्र
सिलिकॉन कार्बाइड 1500-1600 डिग्री पर पिघले हुए स्टील में अपघटन और कमी प्रतिक्रियाओं से गुजरता है:
मुख्य प्रतिक्रिया:SiC + 2FeO → SiO₂ + 2Fe + CO↑
सहायक प्रतिक्रिया:SiC + 3FeO → SiO₂ + 3Fe + CO₂↑
उत्पन्न SiO₂ में पिघले हुए स्टील की तुलना में बहुत कम घनत्व होता है और यह CaO के साथ आसानी से कम पिघलने वाले बिंदु मिश्रित स्लैग का निर्माण करता है, जिसे तैरते हुए तुरंत हटा दिया जाता है। बढ़ती CO/CO₂ गैस पिघले हुए स्टील को हिला सकती है, समावेशन के एकत्रीकरण और विकास को बढ़ावा दे सकती है, जिससे पिघले हुए स्टील की शुद्धता में और सुधार हो सकता है।
(2) डीसल्फराइजेशन और अनाज शोधन तंत्र
डिसल्फराइजेशन प्रतिक्रिया:SiC के अपघटन से उत्पन्न [Si] पिघले हुए स्टील में S के साथ प्रतिक्रिया करके SiS बना सकता है, जिसे स्लैग के साथ हटा दिया जाता है। डीसल्फराइजेशन दर 40%-60% तक पहुंच सकती है।
अनाज शोधन:प्रतिक्रिया से उत्पन्न महीन कार्बाइड (SiC कण) पिघले हुए स्टील के जमने के दौरान विषम न्यूक्लियेशन नाभिक के रूप में काम कर सकते हैं, अनाज को परिष्कृत कर सकते हैं और स्टील की कठोरता और ताकत में सुधार कर सकते हैं।
फेरोसिलिकॉन के विकल्प के रूप में सिलिकॉन कार्बाइड के मुख्य लाभ
| तुलना आयाम | सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) | पारंपरिक फेरोसिलिकॉन (FeSi75) |
| डीऑक्सीडेशन दक्षता | पिघले हुए स्टील में ऑक्सीजन की मात्रा 80-100 पीपीएम से घटकर 20-30 पीपीएम हो गई | पिघले हुए स्टील में ऑक्सीजन की मात्रा 80-100 पीपीएम से घटकर 30-50 पीपीएम हो गई |
| डीसल्फराइजेशन क्षमता | डीसल्फराइजेशन दर: 40%-60%, एक साथ डीऑक्सीजनेशन और डीसल्फराइजेशन के साथ। | केवल डीऑक्सीजनेशन, डीसल्फराइजेशन दर<10%. |
| समावेशन नियंत्रण | कोई Al₂O₃ समावेशन नहीं, SiO₂ आसानी से हटा दिया जाता है | इसमें छोटे Al₂O₃ समावेशन होते हैं, जिन्हें निकालना मुश्किल होता है |
| स्टील की शुद्धता | कुल समावेशन में 50%-70% की कमी | कुल समावेशन अपेक्षाकृत अधिक है |
| अनाज शोधन प्रभाव | अनाज के आकार का शोधन 30%-40% | कोई महत्वपूर्ण अनाज शोधन प्रभाव नहीं |
| संगत स्टील ग्रेड | कम {{0}एल्यूमीनियम स्टील, अल्ट्रा{1}शुद्ध स्टील, बियरिंग स्टील, आदि। | साधारण कार्बन स्टील, कम {{0}मिश्र धातु स्टील |
व्यावहारिक अनुप्रयोग प्रभाव और परिदृश्य अनुकूलनशीलता
(1) विशिष्ट अनुप्रयोग मामला
एक बड़े इस्पात संयंत्र ने GCr15 असर वाले स्टील (कम एल्यूमीनियम आवश्यकता: Als 0.005% से कम या उसके बराबर) का उत्पादन करते समय FeSi को बदलने के लिए सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग किया:
डीऑक्सीडेशन प्रभाव:पिघले हुए स्टील में ऑक्सीजन की मात्रा 90पीपीएम से घटकर 25पीपीएम हो गई, जो 72.2% की कमी है;
समावेशन परिवर्तन:Al₂O₃ समावेशन लगभग शून्य था, और कुल समावेशन सामग्री 12mg/10kg से घटकर 3.5mg/10kg हो गई;
यांत्रिक विशेषताएं:तन्य शक्ति 1800MPa से बढ़कर 1950MPa हो गई, और प्रभाव कठोरता (-20 डिग्री) 28J/cm² से बढ़कर 42J/cm² हो गई;
प्रक्रिया सरलीकरण:किसी अतिरिक्त डिसल्फराइजिंग एजेंट की आवश्यकता नहीं थी, और प्रति टन स्टील में सहायक सामग्री की लागत 30-50 युआन कम हो गई थी।
(2) उपयुक्त परिदृश्य
प्राथमिकता प्रतिस्थापन परिदृश्य:समावेशन के प्रति संवेदनशील उच्च {{0}अंत स्टील ग्रेड, जैसे कम {{1}एल्यूमीनियम स्टील, अल्ट्रा{2}शुद्ध स्टील, बियरिंग स्टील, और स्प्रिंग स्टील;
अनुपयुक्त परिदृश्य:साधारण कार्बन स्टील (लागत फेरो सिलिकॉन से अधिक है, कोई लागत नहीं है {{0}प्रभावशीलता लाभ), स्टील ग्रेड के लिए उच्च सिलिकॉन मिश्रधातु की आवश्यकता होती है (सिलिकॉन कार्बाइड सिलिकॉन सामग्री रिलीज दक्षता फेरोसिलिकॉन से कम है)।
प्रक्रिया नियंत्रण के लिए मुख्य बिंदु
(1) अतिरिक्त राशि एवं विधि
अतिरिक्त राशि:
पिघले हुए स्टील द्रव्यमान के 0.3% - 0.8% पर नियंत्रित (हाई-एंड स्टील के लिए 0.5% -0.8%, साधारण मिश्र धातु इस्पात के लिए 0.3% - 0.5%);
अतिरिक्त समय:
जब कनवर्टर टैपिंग 1/2 तक पहुंच जाती है तो प्रवाह के साथ जोड़ा जाता है, या पर्याप्त प्रतिक्रिया सुनिश्चित करने के लिए एलएफ भट्टी शोधन के प्रारंभिक चरण में जोड़ा जाता है;
शारीरिक आवश्यकताएं:
पाउडर के कारण अत्यधिक जलने से बचने के लिए 3-10 मिमी आकार के ब्लॉक वाले सिलिकॉन कार्बाइड का चयन करें।
(2) प्रक्रिया अनुकूलन और समायोजन
स्लैग बेसिकिटी:
SiO₂ के लिए स्लैग की सोखने की क्षमता को बढ़ाने के लिए CaO/SiO₂=1.2-1.5 को नियंत्रित करें;
तापमान नियंत्रण:
पर्याप्त SiC अपघटन प्रतिक्रिया सुनिश्चित करने के लिए पिघले हुए स्टील का तापमान 1550-1600 डिग्री पर बनाए रखें;
संयुक्त उपयोग:
जब साथ में जोड़ा जाता हैकैल्शियम सिलिकॉन मिश्रऔर फेरोमैंगनीज, यह डिसल्फराइजेशन और समावेशन हटाने के प्रभावों में और सुधार कर सकता है।
(3) भण्डारण एवं संरक्षण
भंडारण:
नमी के ऑक्सीकरण से बचने के लिए सूखे और हवादार वातावरण में स्टोर करें (ऑक्सीकरण एक SiO₂ फिल्म उत्पन्न करेगा, जिससे प्रतिक्रियाशीलता कम हो जाएगी);
सुरक्षा:
जोड़ने के दौरान खुली लपटों से दूर रहें। वर्कशॉप गैस सांद्रता मानक से अधिक होने से बचने के लिए CO/CO₂ गैसों को निकास प्रणाली के माध्यम से छोड़ा जाना चाहिए।
