製鋼における炭化ケイ素脱酸剤の機能と使用 - 知識

炭化ケイ素脱酸剤は、炭化ケイ素をベースとした複合合金鉄代替品で、溶解および取鍋処理中に鋼から溶存酸素を除去するために使用されます。これは、浴の酸素含有量を下げるために必要なシリコンと炭素の両方を単一の材料で供給できるため、フェロシリコン粉末を合金粉末と一緒に添加するというより高価な従来の手法の代替として位置づけられています。この材料には炭素も導入されているため、浸炭剤の部分的な代替品としても機能し、料金の計算が簡素化され、製鋼の全体的なコストが削減されます。

炭化ケイ素脱酸剤とは

この製品は、珪砂と石油コークスまたは無煙炭から高温の電気抵抗炉で製造され、その後粉砕され、取鍋または炉の添加に必要な粒度にふるい分けされます。市販の材料は炭化ケイ素の含有量に基づいて取引されており、代表的なグレード帯を以下に示します。反応生成物はシリカと一酸化炭素であり、どちらも通常のスラグ作業で除去されるため、鋼材に有害な残留物は残りません。

グレードバンド	炭化ケイ素含有量	一般的な使用方法
ハイグレード	88-95% SiC	合金鋼・特殊鋼の脱酸、スラグ量低減
中級グレード	65-88% SiC	普通炭素鋼の脱酸・浸炭
低グレード	45-65% SiC	リム付きの低炭素熱、バルク酸素制御

通常、遊離炭素は約 3% 以下、酸化鉄は約 1.5% 以下、水分は約 0.5% 以下に保持され、添加方法に適した粒径が選択されます。炭化ケイ素は研磨材料としてもよく知られており、研磨グレードの材料は GB/T 2480 で指定されています。代わりに、冶金グレードの脱酸剤は、その炭化ケイ素と遊離炭素の分析に対して命令されます。

機能: 脱酸素の仕組み

炭化ケイ素が鋼浴に入ると、分解してケイ素と炭素を溶融物中に放出します。どちらの元素も酸素に対して強い親和性を持っているため、溶存酸素はシリカと一酸化炭素として除去され、得られたシリカは低融点ケイ酸カルシウムスラグに溶解されます。反応は急速に進行し、強い発熱を伴うため、この材料は早期のスラグ形成も生成する急速脱酸剤と言われています。

脱酸素が早いので取鍋内での処理時間が短くなります。

浴上の厚い還元性雰囲気による初期のスラグ形成。

豊富で安定した泡が溶融物を遮断し、熱損失を軽減します。

酸素が添加される前に結合されるため、合金元素の回収率が向上します。

別個に添加された炭素の一部を置き換える浸炭効果。

溶鋼からの結晶粒の微細化と有害な不純物の除去。

フェロシリコン粉末や合金粉末と比較した利点

主な経済的利点はコストです。炭化ケイ素は、より高価なフェロシリコン粉末と合金粉末の組み合わせを置き換えながら、同等以上の脱酸素性能を実現します。また、処理中の同じ時点で同じ粒子からシリコンと炭素が放出され、別々に添加するよりも均一な反応が得られるため、溶鋼の品質がより安定していると工場は報告しています。結晶粒の微細化と介在物のよりきれいな除去により、鋳造スラブまたはビレットの表面がより良好になり、発熱反応による鋳造温度の上昇により、タッピングと鋳造の間の操作マージンが増加します。最終的な効果は、鋼材 1 トン当たりの単価の低下です。

応用と実践上の注意

普通鋼、合金鋼、特殊鋼の製錬時の転炉加熱、電気炉加熱、取鍋炉処理などの脱酸に適しています。この材料はシリコンだけでなくカーボンも供給するため、リム付き、低炭素、中炭素鋼など、最終的なカーボン仕様で多少の増加が許容される場合に最も魅力的です。非常に低炭素グレードの場合、浸炭の寄与を料金計算に考慮する必要があります。投与量は浴の酸素含有量とターゲット炭素に依存するため、工場は通常、試行添加から開始し、スラグの外観、酸素の測定値、分析された炭素の結果を使用して調整します。

脱酸素剤は乾燥した状態で保管してください。取鍋に運ばれる水分により鋼に水素が追加されます。

微粒子の反応が早すぎて粗粒子の溶解が不均一になるため、指定された粒子サイズを維持してください。

熱がチャージされているときの炭素の寄与を考慮してください。

この材料は、介在物制御のための適切な精錬スラグの代わりにではなく、併用して使用してください。