低-合金鋼の生産: フェロシリコン 65 がフェロシリコン 75 よりもコスト効果が高い理由-

フェロシリコン（FeSi）低合金鋼の製造に不可欠な脱酸剤および合金化剤であり、完成した鋼の清浄度、機械的特性、製造コストに直接影響します。{0}一般的に使用されるフェロシリコングレードの中で、フェロシリコン 65そしてフェロシリコン 75は、最も広く適用されている 2 つのオプションです。 FeSi 75 は、より高いシリコン含有量と強力な脱酸能力でよく知られていますが、FeSi 65 は、そのバランスの取れた性能と優れた費用対効果により、徐々に多くの低合金鋼メーカー-で好まれる選択肢になってきています。-

FeSi 65% と FeSi 75% の主な違いはシリコン含有量にあり、これが脱酸効率、合金化性能、コストを直接決定します。

1.1 主な仕様と特性の比較

1.2 低合金鋼の生産における中心的な役割-

低合金鋼（Q355、A572 など）は、機械的特性（強度、靭性）と製造コストのバランスをとるために、適度な脱酸と制御されたシリコンの添加を必要とします。フェロシリコン 65 とフェロシリコン 75 はどちらも 2 つの重要な役割を果たします。

 脱酸素：シリコンは溶鋼中の溶存酸素と反応して SiO2 を形成し、これがスラグ層に浮いて分離され、酸化物介在物が減少し、鋼の欠陥 (ノズルの詰まり、亀裂など) が回避されます。
 合金化:シリコンは低合金鋼の強度と焼入れ性を高めますが、シリコンが過剰になると、低合金鋼の用途（建設、機械など）にとって重要な靭性と溶接性が低下する可能性があります。{{1}{2}
 重要な洞察:低合金鋼には、FeSi 75 の最大の脱酸能力は必要ありません。FeSi 65 の適度なシリコン含有量により、コストの無駄を最小限に抑えながら、生産要件を完全に満たすことができます。

低合金鋼生産における費用対効果は、フェロシリコンの単価だけではなく、材料消費量、プロセス効率、品質管理コストを含む完成鋼材 1 トンあたりの総コストにも影響します。{{2}

2.1 コストの削減

FeSi 65 の最も直接的なコスト上の利点は、より低い単価とより効率的な材料利用によるものです。 Q355 低合金鋼の製造を例に挙げてみましょう。-

主な分析:75% FeSi は鋼材 1 トンあたりの消費量が少ない一方で、単価が高く、シリコン回収率が低い (反応と揮発が激しいため) ため、この利点が相殺されます。さらに、ＦｅＳｉ ７５の過剰なシリコンは追加の処理（例えば、組成を調整するためのアルミニウムの添加）を必要とすることが多く、プロセスコストが増加する。 FeSi 65 のバランスのとれたシリコン含有量によりこの無駄が回避され、結果として低合金鋼 1 トンあたり $0.32 - $0.59 の総コスト削減が実現します。-。

2.2 プロセスコストの削減

FeSi 65 の適度なシリコン含有量により、溶鋼中の反応挙動がより制御され、プロセスのリスクと関連コストが削減されます。

飛沫と材料損失の削減:

FeSi 75 の高いシリコン含有量は酸素とより積極的に反応し、溶鋼の激しい飛散と材料損失 (5% - 8% 損失率) を引き起こします。 FeSi 65 の反応は穏やかで、損失率はわずか 2% - 3% で、バッチあたりフェロシリコン廃棄物を 3% - 5% 削減します。

スラグ処理コストの削減:

FeSi 75 の反応により、より多くの SiO₂ が生成され、FeSi 65 と比較してスラグ量が 10% - 15% 増加します。これには、スラグの特性を調整するために追加のスラグ処理 (例: 輸送、加工) とより多くのフラックス (例: 石灰) が必要となり、プロセスコストに鋼材 1 トンあたり $0.20 - $0.30 が追加されます。

動作の安全性と安定性の向上:

65% フェロシリコンの予測可能な反応挙動は、正確な制御が優先される中規模の炉や施設にとって特に有益です。-これにより、機器の損傷（取鍋のライニング浸食など）や生産遅延のリスクが軽減され、75% フェロシリコンの用途と比較して、メンテナンスとダウンタイムのコストが 10% - 15% 削減されます。

2.3 品質に関連したコストペナルティがない-

FeSi 65 の費用対効果の重要な前提は、低合金鋼の品質要件を完全に満たしていることです。-多くの製造業者は、高グレードのフェロシリコンがより優れた品質であると誤解しています。-しかし、これは低合金鋼には不要です。-

脱酸素能力:

低合金鋼では、最終酸素含有量が 30 ppm 以下である必要があります。- FeSi 65 の脱酸能力 (0.32 - 0.35 kg O₂/ton FeSi) は、工業試験で検証されているように、この要件を満たすのに十分です。FeSi 65 の添加後、溶融 Q355 鋼の酸素含有量は 80 - 90 ppm から 25 - 28 ppm に低下し、清浄度基準を満たします。

合金化効果:

低合金鋼には通常、0.15% - 0.35% のシリコン含有量が必要です。 FeSi65% の添加率 (8.5 - 9.0 kg/トン鋼) はこの範囲を正確に達成しますが、FeSi75% は過剰なシリコン (0.40% - 0.45%) を引き起こすことが多く、鋼の靱性と溶接性が低下します。-修正するには追加の合金調整 (マンガンの添加など) が必要となり、品質管理コストが増加します。

不純物管理:

FeSi 65 の不純物レベル（S 0.04% 以下、P 0.04% 以下）は、低合金鋼の許容範囲（S 0.05% 以下、P 0.05% 以下）内にあり、鋼の性能に悪影響を及ぼさないことが保証されています。{3} FeSi65 は、FeSi で製造されたものと同じ機械的特性 (引張強さ、衝撃靱性) を持つ低合金鋼を製造します-

適切な 65% FeSi グレードを選択する

シリコン含有量が 64% - 66% (低合金鋼の最適範囲) の FeSi 65 を選択してください。低グレードの FeSi 65 (Si < 60%) は消費量が増加し、脱酸効率が低下するため避けてください。

加算方法とタイミングの最適化

 追加方法:ワイヤ送給方式（送給速度：3 - 5 m/min）を採用し、65 FeSi ワイヤを溶鋼深部（1.5 - 2.0 m）に挿入することで、シリコンの揮発を回避し、手動添加と比較して回収率を 3% - 5% 向上させます。
 追加タイミング：溶鋼温度が1550 - 1600度のLF精錬の初期段階（RH脱ガス後）に65フェロシリコンを添加します。これにより、十分な反応時間が確保され、二次酸化が回避され、脱酸素効率がさらに向上します。

溶鋼温度とスラグ特性を制御

FeSi 65の添加中、溶鋼温度を1550 - 1600度に維持します。 1500度未満の温度では反応速度が低下し、1650度を超える温度ではシリコンの揮発が増加します。さらに、スラグのアルカリ度を 2.3 - 2.6 に制御し、スラグの FeO + MnO 含有量が 0.5% 以下になるようにして、最適な脱酸のための還元環境を作り出します。