マテリアルの定義
従来のフェロシリコン（FeSi75）は、約 75% のシリコンを含む人工合金で、電気アーク炉内でコークスを使用してシリカを還元することによって製造されます。密度が約 3.20 g/cm3、融点が 1200 度から 1350 度の範囲であるなど、明確に定義された一貫した組成と物理的特性を備えています。-
シリコンスラグ対照的に、シリコン金属またはフェロシリコンの製造中に生成される副産物です。シリコン含有量は通常 30% から 65% の範囲で、残りは SiO2、Al2O3、CaO などの酸化物、炭化シリコン、炭素含有物、その他の不純物で構成されています。
シリコンの吸収係数: 定量的な違い
フロロフらによって行われた研究。 RUSAL Engineering and Technology Center では、入手可能な最も直接的な比較データを提供しています。実験室研究では、シリコンスラグのシリコン吸収係数は約15%低い鋼と鋳鉄の両方の製錬において、従来のフェロシリコン FS75 よりも優れた
これは、溶融浴に効果的に吸収されるフェロシリコンを介して導入されたシリコン 100 kg ごとに、同等の操作条件下でシリコン スラグから回収されるシリコンはわずか約 85 kg であることを意味します。
吸収低下に寄与する要因
この効率の低下は、いくつかの冶金学的要因によって説明されます。
1. 相組成とシリコンの種分化
シリコンスラグは均一な合金ではなく、炭化ケイ素、石英、クリストバライト、アモルファスシリカとともに元素ケイ素を含む複雑な混合物です。元素状のシリコンは容易に溶解しますが、炭化物または酸化物として存在するシリコンは、還元と溶解に追加のエネルギーと時間を必要とし、全体の回収率が低下します。
2. 密度と統合
フェロシリコンの密度は約 3.20 g/cm3 で、溶鋼や鋳鉄の密度に近いため、スムーズな浸漬と溶解が容易になります。シリコン スラグは通常 2.0 ～ 2.5 g/cm3 の密度を持ち、軽量で浴表面に浮く傾向が強く、吸収が起こる前に酸化して燃え尽きます。-
3. 酸化挙動
Silicon slag is more prone to oxidation due to its lower density and higher surface area, resulting in greater losses to the slag phase. Ferrosilicon's stable, predictable reaction with molten steel ensures more consistent recovery rates.
景気回復が鈍化しても経済的正当性はある
吸収効率が 15% 低下したにもかかわらず、シリコン スラグは、多くの鉄鋼および鋳造工場の操業にとって依然として経済的に魅力的な選択肢です。のコストメリットかなりの量です-シリコン スラグは、FeSi75 と比較して原材料コストを 20～40% 削減できます
経済的な計算は簡単です。吸収係数が低いことを考慮しても、購入価格が大幅に低いため、特に次の場合にはシリコン スラグがよりコスト効率の高い選択肢となることがよくあります。-
- 非臨界鋼種-
- 銑鉄製造および一般鋳造用途
- 正確なシリコン制御があまり要求されない取鍋精製および転炉操作
運用上の考慮事項
シリコンスラグをうまく利用するには、低い吸収係数を補うために操作を調整する必要があります。
| 要素 | シリコンスラグ | 従来のフェロシリコン |
|---|---|---|
| シリコンの吸着 | FeSi75よりも約15%低い | ベースライン（参考） |
| 回復の安定性 | 中程度、学年による- | 高くて予測可能 |
| 推奨アプリケーション | 低級から中級の鋼、{0}}鋳鉄 | すべてのグレード、特に高品質の鋼- |
| コスト効率 | 高 (20 ～ 40% のコスト削減) | 標準 |
結論
シリコンスラグのシリコン吸収係数は、主に密度、相組成、および酸化挙動の違いにより、鋼および鋳鉄製錬における従来のフェロシリコンのシリコン吸収係数よりも約 15% 低くなります。しかし、この材料はコストが大幅に低く、循環経済原則をサポートする役割を果たしているため、多くの冶金用途で実行可能な代替品として人気が高まっています。鉄鋼メーカーはシリコン源を選択する際に、効率とコスト削減のトレードオフのバランスを取る必要があります。-
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