“百煉成鋼”是我們耳熟能詳的成語。古代勞動人民在實踐過程中，發現把生鐵加熱到一定溫度下經反復鍛打，可以排出生鐵中的夾雜物，使得鐵的機械性能就得到了改善。在反復鍛打鐵塊的基礎上，古人又得出“滲碳成鋼”的經驗，這是最早的鋼。西漢時，為提高鋼的質量，人們又增加了鍛打的次數，由10次、30次、50次增至近100次從而得到所謂的“百煉鋼”。

鑄造碳鋼的生產過程，本質上講是“原始爐料-熔體-制品”的演變過程，由于原材料來源不一，品質參差不齊，熔體處理方法繁多，使得鑄件品質的控制成為一項復雜的系統工程。目前，煉鋼的理論原理已成體系。在高溫下，生鐵中的各種雜質與氧在不同程度上都有較大的親和力，利用氧化的方法，能夠使其生成各類氧化物，其中，液體和固體氧化物在高溫下會形成爐渣，而氣體會在鋼水沸騰時被一氧化碳氣體帶到爐外。

圖1 煉鋼工藝流程

在煉鋼還原過程中，脫氧劑起著重要作用。硅鐵常用作煉鋼脫氧劑，硅鐵的生產是以碳質還原劑（焦炭）、鋼屑和石英（或硅石）為原料，在電爐內采用連續冶煉法煉制而成，圖2為硅鐵生產的工藝流程。硅鐵是鐵合金工業最早、最主要的產品之一，是硅與鐵互溶形成的固溶體。

圖2 硅鐵生產工藝流程

煉鋼中，硅鐵能夠實現沉淀脫氧和擴散脫氧的效果，這是因為硅和氧容易化合成二氧化硅，并會放出大量熱量，在脫氧的同時，可提高鋼水溫度以降低煉鋼的能源消耗。

除了硅鐵以外，低品級的碳化硅價格低廉，也是極好的脫氧劑。碳化硅可以用石英砂、石油焦（或煤焦）、木屑為原料通過電阻爐高溫冶煉而成。碳化硅脫氧劑的形態主要包括碳化硅球、碳化硅塊和碳化硅粉，一般制成球團或者塊狀，不僅便于運輸，在投料過程中還可以避免粉塵污染。

圖3 碳化硅制成球狀，可作為煉鋼脫氧劑

當碳化硅加入到爐渣中后，由于堿性爐渣與鋼液的作用，使碳化硅表面的二氧化硅迅速與渣中的金屬氧化物化合成低熔點的硅酸鹽，此外，熔池中的機械沖刷，會使碳化硅顆粒表面的二氧化硅薄膜快速破壞，這樣碳化硅就會與鋼渣接觸，并被其中的氧化亞鐵氧化，即：

隨著渣中氧化亞鐵含量的減少，鋼中溶解的氧元素不斷向渣中擴散轉移形程氧化亞鐵，這樣就達到了擴散脫氧的目的。

2016年，中車沈陽機車車輛有限公司的薛修治根據公司生產的鑄鋼試驗統計結果顯示，碳粉+硅鐵粉脫氧的還原時間平均為36.9min，而使用碳化硅后，平均還原時間縮短至27.5min，按照還原時間縮短計算所節約的電能，可以節約電能18.8kwh/h鋼，全年節電282000kwh/t，約合13萬元。此外，此前使用碳粉+硅鐵粉脫氧，使用量為8kg/t鋼，硅鐵粉5kg/t；現在SiC用量在7kg/t鋼左右，按照進貨價格（碳粉400元/t、硅鐵粉5200元/t、碳化硅2200/t）計算，每熔煉1t鋼水，可節約成本13.8元/t，工廠全年可節約材料費用20.7萬元。

此外，如何科學地將碳化硅加入爐渣中，是必須注意的問題。一般而言，每次加入需少量，參考量為2-3kg/t，使得碳化硅入爐時鋪散開，如果成堆狀加入，會有較多的碳化硅沉入鋼-渣界面，導致部分鋼液的碳、硅含量異常上升。此外，碳化硅的顆粒度控制在0mm-5mm之間較為適宜。加料順序宜在加入其它渣料及合金料之后。

總結而言，脫氧劑是煉鋼過程中不可或缺的輔料之一，脫氧過程對于提升鋼材性能意義重大。碳化硅球作為強復合脫氧劑，能夠取代傳統的硅粉碳粉進行脫氧，和傳統脫氧劑作用相比，各項理化性能更穩定，脫氧效果好，脫氧時間短，節約能源，提高煉鋼效率，提高鋼的質量，降低原輔材料消耗，減少環境污染，改善勞動條件，提高電爐能源和經濟效益。

參考文獻

用碳化硅作煉鋼脫氧劑的應用實踐與理論探討，中車沈陽機車車輛有限公司，薛修治。

新型脫氧劑碳化硅在碳鋼冶煉中的應用，陜西汽車集團有限責任公司，王楊，李玉強。

By：火宣