آیا سیلیکون کربن می تواند جایگزین فروسیلیکون و کربن رایزر به طور همزمان شود؟

آیا کربن سیلیکون می تواند جایگزین فروسیلیکون و افزایش دهنده کربن به طور همزمان شود؟

در صنایع فولادسازی و ریخته گری، کارایی و کاهش هزینه از اهداف همیشگی است. به طور سنتی، هنگام تولید فولاد در کوره قوس الکتریکی (EAF) یا کوره ملاقه ای (LF)، متالورژها اضافه می کنند.فرو سیلیکون (FeSi)برای اکسید زدایی و جداگانهافزایش دهنده کربن(مانند گرافیت، کک نفتی کلسینه شده) برای تنظیم محتوای کربن فولاد مذاب.

کربن سیلیکون(Si-C)آلیاژ به عنوان یک ماده مرکب محبوب ظاهر شده است که ادعا می کند هر دو عملکرد را انجام می دهد. اما آیا واقعاً می تواند جایگزین این دو ماده سنتی به طور همزمان شود؟

پاسخ کوتاه این استبله، در اکثر فرآیندهای معمولی فولادسازی و ریخته‌گری آهن، کربن سیلیکون می‌تواند به طور موثر جایگزین ترکیب فروسیلیکون و کربن رایزر شود.با این حال، ملاحظات فنی خاصی وجود دارد که باید در نظر داشت.

کربن سیلیکون معمولاً یک محصول جانبی-صنعت فلز سیلیکون یا یک آلیاژ مهندسی شده خاص است. حاوی سیلیکون متالورژیکی (Si) و کربن ثابت (C) در یک ذره است.

نقش سیلیکون (اکسیداسیون):
وقتی به فولاد مذاب اضافه می شود، سیلیکون موجود در آلیاژ Si-C تمایل زیادی به اکسیژن دارد. با اکسیژن محلول (FeO) در فولاد واکنش داده و دی اکسید سیلیکون (SiO2) را تشکیل می دهد که به داخل سرباره شناور می شود. این کار فولاد را تمیز می کند.

2FeO+Si→2Fe+SiO2(سرباره)2FeO+Si→2Fe+SiO2(سرباره)

نقش کربن (کربورسازی):
به طور همزمان، محتوای کربن در آلیاژ در آهن مذاب حل می شود. این باعث افزایش معادل کربن کلی در فولاد می شود که برای دستیابی به خواص مکانیکی مورد نظر مانند استحکام و سختی ضروری است.

کارایی هزینه:
این درایور اصلی است. کربن سیلیکون معمولاً ارزان‌تر از هزینه ترکیبی-فروسیلیکون با خلوص بالا و-گرافیت/CPC با کیفیت بالا است. با استفاده از یک ماده برای انجام کار دو ماده، کارخانه های فولاد می توانند هزینه های افزودن آلیاژ خود را به میزان قابل توجهی در هر تن فولاد کاهش دهند.

جذب سینرژیک:
در بسیاری از موارد، وجود سیلیکون در واقع می تواند سرعت جذب کربن را بهبود بخشد. سیلیکون نقطه ذوب مواد را کاهش می‌دهد و به آن اجازه می‌دهد سریع‌تر و یکنواخت‌تر در حمام مذاب حل شود و به طور بالقوه در مقایسه با افزودن افزایش‌دهنده‌های کربن متراکم به تنهایی، کاهش عملکرد را کاهش می‌دهد.

تدارکات و حمل و نقل ساده:
مدیریت یک نوع ماده به جای دو نوع مورد نیاز فضای ذخیره سازی را کاهش می دهد، وزن و دسته بندی در کوره را ساده می کند و خطر استفاده از مواد نامناسب را کاهش می دهد.

محدودیت ها و ملاحظات

در حالی که Si{0}}C بسیار مؤثر است، همیشه در هر سناریو جایگزینی کامل 1:1 نیست. دو عامل اصلی وجود دارد که باید در نظر گرفته شود:

دقت شیمی (عامل "تنظیم"):

فرو سیلیکون (FeSi)معمولاً دارای سیلیکون بالا تضمین شده (65٪، 72٪ یا 75٪) با حداقل ناخالصی است.

افزایش دهنده های کربنمعمولا کربن بسیار بالا (98٪ +) و گوگرد و نیتروژن بسیار کم دارند.

کربن سیلیکونمخلوطی است یک درجه معمولی ممکن است Si50٪ C15٪ باشد. اگر دستور پخت فولاد شما دقیقاً به 0.60٪ کربن و 0.30٪ سیلیکون از مواد افزودنی شما نیاز دارد، استفاده از Si-C به این معنی است که شما این عناصر را در یک نسبت ثابت اضافه می‌کنید. اگر شیمی حمام شما منحرف شود، نمی توانید سیلیکون را بدون تنظیم کربن (یا برعکس) با استفاده از این ماده به تنهایی تنظیم کنید. برای تنظیمات نهایی «تریمینگ»، ممکن است همچنان به FeSi خالص یا افزایش دهنده کربن خالص نیاز داشته باشید.

محتوای نیتروژن و گوگرد:
گریدهای فولادی با کیفیت بالا (مانند ورق‌های کشش عمیق خودرو) دارای محدودیت‌های سختی برای نیتروژن هستند. برخی از افزایش دهنده های کربن به طور خاص برای داشتن نیتروژن کم کلسینه می شوند. بسته به منبع کربن سیلیکون، ممکن است سطوح بالاتری از ناخالصی ها (Al، Ca، N) در مقایسه با استفاده از مواد مجزا با خلوص بالا ایجاد کند.

فولاد کربن جنرال:برای گریدهای رایج فولاد کربنی (مانند میلگرد، مقاطع و فولاد ساختاری)،کربن سیلیکونیک جایگزین عالی-به صرفه است.

مرحله خشن کردن:در EAF در مرحله ذوب اولیه، افزودن فله کربن سیلیکون بسیار کارآمد است.

کاربردهای ریخته گری:در ریخته گری آهن، کربن سیلیکون به طور گسترده ای برای تنظیم معادل کربن در آهن های شکل پذیر و خاکستری استفاده می شود.

برای اکثر برنامه های کاربردی با هدف کاهش هزینه ها و ساده سازی عملیات،کربن سیلیکوندر واقع می تواند جایگزین فروسیلیکون و کربن رایزر به طور همزمان شود.

به عنوان یک اکسید زدا و کربوریزر عالی عمل می کند. با این حال، برای گریدهای{1}بالای فولادی که نیاز به شیمی نهایی دقیق یا کنترل های ناخالصی بسیار محکم (مخصوصاً نیتروژن و گوگرد) دارند، اغلب به عنوان یکتعویض جزئی(برای افزودن انبوه در EAF) در حالی که- FeSi با خلوص بالا و بالابرهای کربن ویژه برای مرحله نهایی "تریمینگ" در کوره ملاقه رزرو می شود.

اگر هدف شما کاهش هزینه به ازای هر تن فولاد مایع است، آزمایش یک دسته کربن سیلیکون در فرآیند فعلی اولین قدم توصیه شده است.