Kako kalcijev silicij pomaga pri zmanjševanju vsebnosti žvepla v jeklu?

Kalcijeve silicijeve zlitineuporabljajo kalcij (Ca) in silicij (Si) kot svoje jedrne komponente, z nekaterimi elementi barija in aluminija, ki podpirajo njihovo visoko učinkovito funkcijo razžveplanja:

 Razpon sestave:Ca 28%-35%, Si 55%-65%, nečistoče Al manj kot ali enako 2,0%, S manj kot ali enako 0,04%, P manj kot ali enako 0,04%;

 Fizikalne lastnosti:Tališče 1250-1350 stopinj, gostota 2,5-2,8 g/cm³, v grudasti (5-30 mm) ali zrnati (1-10 mm) obliki, z močno kemično aktivnostjo pri visokih temperaturah;

 Glavne prednosti:Zmogljivost razžveplanja kalcija daleč presega zmogljivost mangana in železa, medtem ko učinek silicija za razžveplanje optimizira okolje za razžveplanje in tako doseže sinergijski učinek "razžveplanje + dezoksidacija".

(1) Kemična reakcija s kalcijem-žveplom: temeljna osnova razžveplanja

Glavna reakcija:Ca + S → CaS, ustvarjeni CaS ima tališče 2450 stopinj in topnost le 0,0002 % (v staljenem jeklu), zaradi česar je skoraj netopen v staljenem jeklu;

Sinergistična reakcija:Silicij reagira z FeO v staljenem jeklu (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe), zmanjša vsebnost kisika v staljenem jeklu in prepreči nastanek težko{2}}-odstranljivih sulfatov (kot je CaSO₄) s kisikom in žveplom, s čimer se ustvari redukcijsko okolje za kalcij-žveplovo reakcijo;

Termodinamična prednost:Elektrodni potencial kalcija je veliko nižji od potenciala žvepla, kar zagotavlja, da se kalcij prednostno združi z žveplom, zaradi česar je reakcija razžveplanja nepovratna.

(2) Flotacija in separacija CaS: ključni korak pri razžveplanju

Pogonski dejavniki razlike v gostoti:CaS ima veliko nižjo gostoto kot staljeno jeklo in je naravno nagnjen k lebdenju;

Izboljšanje ločilnih faktorjev:Mešanje staljenega jekla pospeši agregacijo delcev CaS, kar poveča hitrost flotacije za 2-3 krat;

Adsorpcija žlindre:Potem ko priplava na površino staljenega jekla, CaS adsorbira CaO-SiO₂-Al₂O₃ žlindra in se izpusti z žlindro, s čimer se zaključi razžveplanje.

(3) Kvantificiranje učinka razžveplanja in vplivnih dejavnikov

 Osnovni podatki o učinku:

Konvencionalna količina dodatka (0,1 %-0,3 % mase staljenega jekla):Lahko zmanjša vsebnost žvepla v staljenem jeklu z 0,05% -0,08% na manj kot 0,01% in doseže stopnjo razžveplanja 80% -90%;
Visok{0}}rafiniranje jekla (dodatna količina 0,3 %-0,5 % + rafiniranje v peči LF):Vsebnost žvepla je mogoče zmanjšati pod 0,005 % (standard za jekla z ultra-nizko vsebnostjo žvepla), s stopnjo razžveplanja, ki je večja ali enaka 93 %.

 Ključni dejavniki vpliva:

Sestava zlitine:Zlitina SiCa z vsebnostjo 30–32 % Ca in 60–62 % Si ima najboljšo učinkovitost razžveplanja. Prenizka vsebnost kalcija (<28%) will lead to a 15%-20% decrease in desulfurization rate.

Temperatura jekla:Hitrost reakcije razžveplanja je najhitrejša pri 1550-1600 stopinjah. Pod 1500 stopinjami se učinkovitost reakcije zmanjša za 30 %.

Vsebnost kisika:Ko je začetna vsebnost kisika v staljenem jeklu manjša ali enaka 50 ppm, je stopnja razžveplanja 25 % večja kot pri vsebnosti kisika 80-100 ppm. Deoksidacijski učinek silicija je ključen.

(1) Pretvorniška proizvodnja jekla (končno razžveplanje)

Logika aplikacije:

Dodano v poznejši fazi odvajanja pretvornika z uporabo turbulentnega mešanja staljenega jekla za začetno zmanjšanje vsebnosti žvepla, s čimer se postavi temelj za kasnejše rafiniranje;

Parametri procesa:

Količina dodatka 0,1% -0,2%, temperatura staljenega jekla 1600-1650 stopinj, mešanje argona 5-8 minut med točenjem, stopnja razžveplanja lahko doseže 70%-75%;

Primerni scenariji:

Začetno razžveplanje navadnega ogljikovega jekla in nizko legiranega jekla, zmanjšanje vsebnosti žvepla na 0,02% -0,03%.

(2) Rafiniranje v peči LF (globoko razžveplanje)

Logika aplikacije:

Pod redukcijsko atmosfero peči LF se silicijeva kalcijeva zlitina kombinira z sredstvi za-tvorjenje žlindre, kot sta apno in fluorit, da se doseže globoko razžveplanje;

Parametri procesa:

Količina dodatka 0,2%-0,5%, bazičnost žlindre kontrolirana na 1,8-2,2, intenzivnost mešanja argona 0,4-0,6 m/s, čas rafiniranja 30-40 minut, vsebnost žvepla se lahko zmanjša pod 0,005%;

Primerni scenariji:

Proizvodnja jekel z ultra-nizko vsebnostjo žvepla, kot so visoko{1}}legirano jeklo, nerjavno jeklo in ležajno jeklo.

(3) Zaščitno litje kontinuirnega litja (terminalno razžveplanje)

Logika aplikacije:

Žica iz kalcijeve silicijeve zlitine (premer 10–13 mm) se dovaja v kristalizator skozi podajalnik žice, da se odstranijo sledi ostanka žvepla v staljenem jeklu;

Parametri procesa:

Hitrost podajanja žice 3–5 m/s, količina podajanja žice 0,05 %–0,1 %, kar lahko dodatno zmanjša vsebnost žvepla pod 0,003 %, pri čemer se izogne ​​vroče krhkim napakam v neprekinjeno liti gredici.

(1) Logika izbire: Ujemanje stopnje zlitine glede na zahteve za jeklo

(2) Previdnostni ukrepi pri uporabi

Nadzor količine dodatka:

Excessive addition (>0,6 %) lahko zlahka privede do prekomerne vsebnosti kalcija v staljenem jeklu, kar povzroči vključke CaO in vpliva na udarno žilavost jekla (zmanjšanje za 10 %-15 %).

Čas dodajanja:

Začnite dodajati, ko konverter izloči 1/3 jekla, da se izognete prezgodnjemu dodajanju, ki bi lahko povzročilo oksidacijo kalcija (stopnja izgorevanja kalcija se poveča z 10 %–15 % na več kot 30 %).

Zaščita pri shranjevanju:

Hraniti v suhem, zaprtem okolju, da preprečite oksidacijo vlage (ustvarjanje Ca(OH)₂, zmanjšanje aktivnosti razžveplanja). Obdobje shranjevanja ne sme presegati 6 mesecev.

Varnostna zaščita:

Kalcij je vnetljiv. Med dodajanjem se izogibajte odprtemu ognju in uporabite gasilni aparat s suhim prahom, da preprečite brizganje delcev zlitine in povzročitev požara.

Kompozitna obdelava:Razvijanje kompozitnih sredstev za razžveplanje iz "silicijev-kalcij-barij" in "silicijev-kalcij-aluminij." Barij in aluminij lahko dodatno izboljšata stopnjo izkoriščenosti kalcija (od 60%-70% do več kot 80%), s čimer povečata stopnjo razžveplanja za 5%-10%.

Izpopolnjena obdelava:Prilagajanje sestav za različne razrede jekla (kot so zlitine z ultra-nizko vsebnostjo aluminijevega silicija-kalcijeve zlitine in zlitine z nizko vsebnostjo-silicijevega{3}}kalcijeva žvepla) za izpolnjevanje strogih zahtev glede nečistoč za visoko-jekla.

Zelena obdelava:Uporaba zelene električne energije za taljenje silicijevih kalcijevih zlitin, zmanjšanje emisij ogljika in optimizacija proizvodnih procesov za zmanjšanje vsebnosti škodljivih nečistoč (kot sta P in S) v zlitini.