TradicionalferrosilicioLa desoxidación adolece de dos inconvenientes importantes:primero, el producto de desoxidación Al₂O₃ (impurezas de aluminio en ferrosilicio) es una pequeña inclusión, difícil de eliminar del acero fundido, que afecta la pureza del acero;segundo, solo desoxida, no desulfura simultáneamente, lo que requiere la adición de un agente desulfurizante.
Carburo de silicio(SiC, pureza mayor o igual al 98%) aborda precisamente estas deficiencias con sus principales ventajas:
Sin aluminio-sin:No contiene aluminio, lo que evita la formación de inclusiones de Al₂O₃, lo que lo hace adecuado para la producción de acero con bajo contenido de-aluminio y acero ultra-puro;
Integración multifuncional-:Combina funciones de desoxidación, desulfuración y refinamiento de granos, simplificando el proceso de fabricación de acero;
Ventajas termodinámicas:Reacción más estable a altas temperaturas, los productos de desoxidación flotan fácilmente, lo que resulta en una mayor limpieza del acero.
Mecanismo de acción central
(1) Mecanismo de desoxidación
El carburo de silicio sufre reacciones de descomposición y reducción en acero fundido a 1500-1600 grados:
Reacción principal:SiC + 2FeO → SiO₂ + 2Fe + CO ↑
Reacción auxiliar:SiC + 3FeO → SiO₂ + 3Fe + CO₂ ↑
El SiO₂ generado tiene una densidad mucho menor que el acero fundido y forma fácilmente escoria compuesta de bajo-punto de fusión-con CaO, que se elimina rápidamente mediante flotación. El gas CO/CO₂ ascendente puede agitar el acero fundido, promoviendo la agregación y el crecimiento de inclusiones, mejorando aún más la pureza del acero fundido.
(2) Mecanismo de desulfuración y refinamiento de granos
Reacción de desulfuración:El [Si] producido por la descomposición del SiC puede reaccionar con el S en el acero fundido para formar SiS, que se elimina con la escoria. La tasa de desulfuración puede alcanzar el 40% -60%.
Refinamiento de grano:Los finos carburos (partículas de SiC) generados por la reacción pueden servir como núcleos de nucleación heterogéneos durante la solidificación del acero fundido, refinando los granos y mejorando la tenacidad y resistencia del acero.
Ventajas principales del carburo de silicio como sustituto del ferrosilicio
| Dimensiones de comparación | Carburo de silicio (SiC) | Ferrosilicio tradicional (FeSi75) |
| Eficiencia de desoxidación | El contenido de oxígeno en el acero fundido disminuyó de 80-100 ppm a 20-30 ppm | El contenido de oxígeno en el acero fundido disminuyó de 80-100 ppm a 30-50 ppm |
| Capacidad de desulfuración | Tasa de desulfuración: 40%-60%, con desoxigenación y desulfuración simultáneas. | Sólo desoxigenación, tasa de desulfuración<10%. |
| Control de inclusión | Sin inclusiones de Al₂O₃, el SiO₂ se elimina fácilmente | Contiene pequeñas inclusiones de Al₂O₃, difíciles de eliminar |
| Pureza del acero | Inclusiones totales reducidas entre un 50 % y un 70 % | Las inclusiones totales son relativamente altas. |
| Efecto de refinamiento del grano | Refinamiento del tamaño de grano 30%-40% | Ningún efecto significativo de refinamiento del grano |
| Grados de acero compatibles | Acero bajo-aluminio, acero ultra-puro, acero para rodamientos, etc. | Acero al carbono común, acero de baja-aleación |
Efectos de aplicación práctica y adaptabilidad de escenarios
(1) Caso de aplicación típico
Una gran planta siderúrgica utilizó carburo de silicio para reemplazar el FeSi al producir acero para rodamientos GCr15 (bajo requisito de aluminio: Als menor o igual a 0,005%):
Efecto de desoxidación:El contenido de oxígeno en el acero fundido disminuyó de 90 ppm a 25 ppm, una reducción del 72,2%;
Cambios de inclusión:Las inclusiones de Al₂O₃ fueron casi nulas y el contenido total de inclusiones disminuyó de 12 mg/10 kg a 3,5 mg/10 kg;
Propiedades mecánicas:La resistencia a la tracción aumentó de 1800 MPa a 1950 MPa y la resistencia al impacto (-20 grados) aumentó de 28 J/cm² a 42 J/cm²;
Simplificación de procesos:No se requirió ningún agente desulfurante adicional y el costo de los materiales auxiliares por tonelada de acero se redujo entre 30 y 50 yuanes.
(2) Escenarios adecuados
Escenarios de reemplazo prioritario:Grados de acero-de alta gama sensibles a las inclusiones, como acero con bajo contenido-de aluminio, acero ultra-puro, acero para cojinetes y acero para resortes;
Escenarios inadecuados:Acero al carbono común (coste mayor que el ferrosilicio, sin ventaja de rentabilidad-), calidades de acero que requieren una alta-aleación de silicio (la eficiencia de liberación del contenido de silicio del carburo de silicio es menor que la del ferrosilicio).
Puntos clave para el control de procesos
(1) Monto y método de adición
Monto adicional:
Controlado al 0,3%-0,8% de la masa de acero fundido (0,5%-0,8% para acero de alta gama, 0,3%-0,5% para acero de aleación ordinario);
Tiempo adicional:
Se agrega con el flujo cuando la toma del convertidor alcanza la mitad, o se agrega en la etapa inicial del refinado del horno LF para garantizar una reacción suficiente;
Requisitos físicos:
Seleccione carburo de silicio en bloque con un tamaño de 3 a 10 mm para evitar quemaduras excesivas debido al polvo.
(2) Adaptación y Ajuste del Proceso
Basicidad de la escoria:
Controlar CaO/SiO₂=1.2-1.5 para mejorar la capacidad de adsorción de SiO₂ de la escoria;
Control de temperatura:
Mantenga la temperatura del acero fundido entre 1550 y 1600 grados para garantizar una reacción de descomposición de SiC suficiente;
Uso combinado:
Cuando se agrega junto conaleaciones de calcio y silicioy ferromanganeso, puede mejorar aún más los efectos de desulfuración y eliminación de inclusiones.
(3) Almacenamiento y Protección
Almacenamiento:
Almacenar en un ambiente seco y ventilado para evitar la oxidación por humedad (la oxidación generará una película de SiO₂, lo que reducirá la reactividad);
Seguridad:
Mantener alejado de llamas abiertas durante la adición. Los gases CO/CO₂ deben descargarse a través del sistema de escape para evitar exceder el estándar de concentración de gas del taller.
