A la indústria metal·lúrgica del ferro i l'acer, la desoxidació és un procés clau que determina la neteja, el rendiment i el cost del producte d'acer final. El ferrosilici, com un dels desoxidants més crucials, s'escull no només per la seva composició química sinó també, i més important, per la seva morfologia física-especialment per la seva mida.
L'essència de la desoxidació de l'acer és convertir l'oxigen dissolt en inclusions d'òxid estables afegint elements amb una forta afinitat per l'oxigen (com el silici i l'alumini), que després floten a la superfície per eliminar-los.Ferrosilici (FeSi)s'ha convertit en el desoxidant principal a causa de la seva alta eficiència i economia.
Tanmateix, la reacció de desoxidació no és una simple estequiometria sinó un procés fisicoquímic complex controlat per transferència de massa. La velocitat de reacció està limitada principalment per:
Velocitat de dissolució i difusió del silici a l'acer fos.
La velocitat a la qual les inclusions de SiO₂ generades es desprenen de la interfície de reacció i suren a la superfície.
Entre aquests factors, la mida (mida) del ferrosilici és un dels factors decisius que afecta el primer pas de limitació-.
Com es defineix la mida-Des de la massa macroscòpica fins a la pols microscòpica
Les especificacions físiques de l'aliatge FeSi es classifiquen normalment segons la seva mida màxima:
Grumolls:10-100 mm. Forma tradicional, apta per afegir lots a sitges en grans convertidors o forns elèctrics.
Grànuls:1-10 mm. El corrent principal del refinament modern, adequat per a l'addició de cullera (LF) o sistemes d'alimentació automàtica.
Gras fins/pols:0,1-3 mm, o classificats per mida de malla (p. ex., 50-200 malla). S'utilitza en processos especials, com ara injecció, alimentació de filferro o tractament d'entrada.
Anàlisi del mecanisme d'influència multidimensional de la mida sobre l'eficiència de desoxidació
3.1 Cinètica de la reacció: el paper decisiu de la superfície específica
La mida afecta directament la superfície específica (àrea de superfície per unitat de massa) del ferrosilici. Com més petites són les partícules, més geomètricament augmenta la superfície específica.
Ferrosilici gran:
Després de ser afegit a l'acer fos, la reacció només es produeix a la superfície, formant un "nucli de ferrosilici no fos". El camí de dissolució i difusió del silici a l'interior és llarg, donant lloc a una reacció lenta i incompleta, que condueix fàcilment a una composició d'acer desigual.
Partícula de ferrosilici:
Augmenta significativament la interfície de reacció, permetent que el silici es dissolgui de manera ràpida i uniforme en qüestió de minuts, aconseguint una desoxidació "explosiva" i escurçant el temps de refinat.
Conclusió:
Amb la mateixa quantitat d'addició i condicions d'agitació, la velocitat de reacció de desoxidació del ferrosilici de partícules petites-pot ser 2-3 vegades més ràpida que la del ferrosilici gran.
3.2 Recuperació d'elements i control-desactivat
La taxa de recuperació (taxa de recuperació) és un indicador bàsic per mesurar els beneficis econòmics. La crema-de silici es produeix principalment per dues vies: 1) oxidació a l'escòria; 2) volatilització en forma de vapor.
Ferrosilici gran:
Es dissol lentament, flota a la interfície d'acer-escòria durant molt de temps i la proporció de silici perdut per oxidació per l'escòria augmenta significativament (la taxa de combustió-pot arribar al 8%-12%), donant lloc a una recuperació inestable.
Ferrosilici granular:
S'enfonsa ràpidament en l'acer fos i es dissol, evitant eficaçment l'oxidació de contacte amb l'escòria. La seva distribució uniforme també redueix les pèrdues per esquitxades provocades per l'ebullició localitzada. El rendiment global normalment es pot augmentar entre 5 i 8 punts percentuals (p. ex., del 85% al 90% +).
Pols fina:
Si s'escampa directament, el fum o flota fàcilment a l'escòria, provocant una important crema-. Tanmateix, si s'introdueix a les profunditats de l'acer fos mitjançant l'alimentació de filferro o la injecció, pot aconseguir la protecció i el rendiment més eficients (fins a un 92% o més).
3.3 Morfologia d'inclusió i neteja de l'acer
La morfologia i l'eficiència d'eliminació del producte de desoxidació SiO₂ es veuen afectades per la intensitat de la reacció.
Ferrosilici gran:
Les reaccions lentes generen fàcilment grans grups d'inclusió de SiO₂ que són difícils de flotar, cosa que és perjudicial per a la purificació de l'acer.
Partícula / ferrosilici fi:
Les reaccions ràpides i uniformes generen inclusions de SiO₂ més nombroses però més petites i més disperses. És més probable que aquestes petites inclusions xoquin, s'agreguin i surin sota l'agitació de l'acer fos, reduint finalment el contingut total d'oxigen (TO) a l'acer fos en un 15-30%, millorant significativament la vida a la fatiga i la resistència a l'impacte de l'acer.
3.4 Adaptabilitat i automatització de processos
Ferrosilici gran:
Es basa en l'alimentació manual o de la grua, el que resulta en una mala precisió de mesura (error de fins a ± 5%), grans fluctuacions de la composició del lot i no compleix els requisits de la producció magra moderna.
Partícules de ferrosilici:
Perfectament adaptat als sistemes automàtics de pesatge i alimentació vibratòria, aconseguint una precisió a nivell de kilogram-o fins i tot gram-(error inferior o igual a ±1%), proporcionant una estabilitat de control de composició absoluta per a la fosa de graus d'acer-de gamma alta.
Tecnologia d'alimentació de filferro:
Ferferrosilici en polsEl cable tubular és actualment la tecnologia de micro-ajust de precisió més avançada, que pot controlar la composició dins d'un rang extremadament reduït.
Model econòmic per a la selecció de granularitat: anàlisi de costos integral
| Elements de cost | Blocs de ferrosilici grans (10-50 mm) | Partícules de ferrosilici (1-10 mm) | Ferrosilici en pols per a l'alimentació de filferro |
|---|---|---|---|
| Preu de compra de matèries primeres | Referent | Normalment un 5-10% més alt | Normalment un 20-30% més alt |
| Rendiment de silici | Punt de referència (p. ex., 85%) | Augmentat un 5-8% | Augmenta un 8-12% |
| Cost efectiu del silici | Alt | Abaix | Requereix un càlcul basat en el cost d'alimentació del cable |
| Refinació del temps/consum d'energia | Alt (resposta més lenta) | Disminuït un 10-15% | Control precís, baix consum global d'energia |
| Estabilitat de qualitat/Taxa de ferralla | Risc més alt | Significativament més baix | Òptima |
| Costos de mà d'obra i d'automatització | Alt | Baixa | Mitjana (inversió en equipament) |
Conclusió:Per a la majoria de fàbriques siderúrgiques modernes que utilitzen el refinament de cullera (LF), tot i que el preu unitari de la partícula de ferrosilici és lleugerament superior, l'estalvi de costos global de l'augment del rendiment, la reducció del consum d'energia i la millora de la qualitat normalment poden cobrir la diferència de preu en 3-6 mesos, donant lloc a beneficis econòmics significatius a llarg termini.
Recomanacions de selecció i bones pràctiques
Procés de fabricació d'acer del forn d'arc elèctric/convertidor:Per a la predesoxidació preliminar es pot utilitzar ferrosilici en blocs de mida mitjana-(10-30 mm).
Forn de refinació de cullerots (LF):Es recomana fermament ferrosilici granular d'1-10 mm, afegit mitjançant un sistema d'alimentació automàtic. Aquest és l'estàndard d'or per aconseguir una desoxidació eficient, estable i econòmica.
Control precís d'acers ultra-baix en carboni i acers especials:El filferro amb nucli de ferrosilici (omple de pols fina) s'utilitza per aconseguir un ajustament fi-mil·límetre{0}}de la composició final.
Pretractament de metalls calents a la indústria de la fosa:El ferrosilici de gra fi de 0,2-1 mm- s'utilitza per a la inoculació en flux, aconseguint una desoxidació i inoculació instantània i eficient.
La mida del ferrosilici és molt més que un simple paràmetre físic; és una variable clau del procés que connecta la cinètica de la reacció metal·lúrgica, l'eficiència de producció i la qualitat final de l'acer. El canvi dels grans blocs als grànuls representa la manifestació microscòpica de la transició de la indústria siderúrgica de la producció extensiva a la intensiva i dels processos basats en l'experiència-a les dades-. Escollir la mida de partícula correcta és essencialment triar un mètode de producció més eficient, econòmic i fiable.
Per a les empreses compromeses amb la millora de la competitivitat i la producció d'acer d'alta-qualitat, associar-se amb un proveïdor de ferrosilici capaç de proporcionar múltiples especificacions, una gran puresa i una distribució de mida estable, i realitzar conjuntament assajos de processos per optimitzar la mida, és una inversió molt valuosa.
Sobre Nosaltres
[AON Metals] compta amb més de 20 anys d'experiència en ferroaliatges. Oferim una gamma completa de productes de ferrosilici, des de formes en blocs fins a-grans fi, i oferim als clients assistència tècnica per a la selecció de mides i l'optimització del procés en funció de línies de producció específiques, graus d'acer i costos objectiu. Entenem que s'han de combinar productes superiors amb coneixements professionals per crear el màxim valor per als nostres clients.
