Kalcijeva silicijeva zlitina (CaSi)je visoko učinkovito sredstvo za rafiniranje kompozitov v metalurški industriji. S sinergijskim učinkom silicija (Si) in kalcija (Ca) doseže globoko deoksidacijo, razžveplanje in modifikacijo vključkov, kar neposredno določa čistost staljenega jekla in splošno učinkovitost jekla. Je osnovni pomožni material pri proizvodnji srednje{2}} do -visoko-jekla.
Glavne prednosti:Visoka učinkovitost deoksidacije in razžveplanja, odličen učinek modifikacije vključkov; globoko rafiniranje je mogoče doseči z dodatkom samo 0,2 %-0,5 % na tono jekla, zaradi česar je prednostno kompozitno rafinirno sredstvo za vrhunsko proizvodnjo jekla.
Oblika in pakiranje:Bloki (primerni za rafiniranje v loncu),kalcijev silicij v prahupolnjena žica (primerna za postopke kontinuirnega litja), pakirana v -vlago odporne železne sode ali tonske vreče; mednarodni transport zahteva tesnjenje za preprečevanje oksidacije.
Načelo deoksidacije in kvantitativni učinek silicijeve kalcijeve zlitine
(1) Mehanizem deoksidacije jedra: sinergija-kalcija, globoko čiščenje
Osnovna deoksidacija silicija:
Načelo reakcije:Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe (spontano v staljenem jeklu pri 1500-1600 stopinjah), SiO₂ ima veliko nižjo gostoto kot staljeno jeklo in zlahka plava v obliki žlindre;
Ključne prednosti:Blaga dezoksidacija prepreči burno vrenje staljenega jekla, nastali SiO₂ pa lahko z drugimi oksidi (kot je CaO・SiO₂) tvori kompozitne vključke z nizko-tališčem-točke, kar dodatno izboljša učinkovitost ločevanja.
Izboljšana deoksidacija s kalcijem:
Načelo reakcije:2Ca + O₂ → 2CaO, Ca + Al₂O₃ → CaO・Al₂O3. Kalcij ima močnejšo afiniteto do kisika kot silicij in aluminij, saj odstrani ostanke kisika v sledovih v staljenem jeklu, hkrati pa spremeni trde in krhke vključke Al₂O₃.
Edinstvena vloga:Mehurčki, ki nastanejo zaradi izhlapevanja kalcija, mešajo staljeno jeklo, spodbujajo trk in flotacijo vključkov, s čimer se izboljša enakomernost deoksidacije.
Sinergistični deoksidacijski učinek:
Silicij najprej zmanjša vsebnost kisika v staljenem jeklu in ustvari pogoje za deoksidacijo kalcija. Nastali Ca₂SiO₄ in druge kompozitne spojine dodatno povečajo učinkovitost deoksidacije in jo izboljšajo za 30 %-40 % v primerjavi z enojno deoksidacijo silicija ali kalcija.
Kvantitativni učinki po scenariju
| Vrsta jekla | Količina dodane zlitine CaSi | Začetna vsebnost kisika (ppm) | Vsebnost kisika po rafiniranju (ppm) | Učinkovitost deoksidacije |
|---|---|---|---|---|
| Navadno ogljikovo jeklo (Q235) | 0.2%-0.3% | 80-100 | 40-50 | 45%-60% |
| Nizko{0}}legirano visoko{1}}trdno jeklo (Q355) | 0.3%-0.4% | 90-110 | 35-45 | 55%-68% |
| Nerjaveče jeklo (304) | 0.4%-0.5% | 100-120 | 25-35 | 65%-79% |
| Legirano strukturno jeklo (40Cr) | 0.3%-0.4% | 85-105 | 30-40 | 58%-71% |
Načelo razžveplanja in kvantitativni učinki silicijeve kalcijeve zlitine
(1) Mehanizem razžveplanja jedra: kalcij kot prevladujoči dejavnik, silicij kot pomožni ko-faktor
Kalcijevo-prevladujoče razžveplanje:
Načelo reakcije:Ca + FeS → CaS + Fe (po možnosti v staljenem jeklu), CaS ima tališče 2450 stopinj, je netopen v staljenem jeklu, se obori kot trdni delci in plava v žlindro;
Ključne prednosti:Kalcij ima zelo močno afiniteto do žvepla in njegova zmogljivost razžveplanja je 5-10-krat večja od mangana, kar zmanjša vsebnost žvepla v staljenem jeklu pod 0,01 %.
Pomožna vloga silicija:
Zmanjšuje površinsko napetost staljenega jekla, spodbuja trčenje in združevanje delcev CaS ter pospešuje njihovo lebdenje in ločevanje;
Zmanjša vsebnost kisika v staljenem jeklu med dezoksidacijo, zmanjša vpliv kisika na reakcijo razžveplanja (izogiba se nastajanju SO₂) in izboljša stopnjo pretvorbe reakcije razžveplanja.
(2) Kvantitativni učinki po scenariju
| Vrsta jekla | Količina dodane zlitine SiCa | Začetna vsebnost žvepla (%) | Vsebnost žvepla po rafinaciji (%) | Učinkovitost razžveplanja | Temeljna vrednost |
|---|---|---|---|---|---|
| Navadno ogljikovo jeklo (Q235) | 0.2%-0.3% | 0.03-0.05 | 0.015-0.025 | 30%-50% | Izogibajte se toplotni krhkosti |
| Nizko{0}}legirano visoko{1}}trdno jeklo (Q355) | 0.3%-0.4% | 0.02-0.04 | 0.008-0.015 | 55%-70% | Izboljšajte varljivost |
| Nerjaveče jeklo (304) | 0.4%-0.5% | 0.015-0.03 | 0.003-0.008 | 70%-85% | Povečajte odpornost proti koroziji |
| Na obrabo{0}}odporno jeklo (NM450) | 0.3%-0.4% | 0.02-0.04 | 0.006-0.012 | 65%-80% | Izboljšajte odpornost proti obrabi |
Ključni dejavniki, ki vplivajo na učinke deoksidacije in razžveplanja ter praktični nadzor
Temperatura jekla:Optimalna temperatura reakcije je 1500-1600 stopinj. Če je temperatura prenizka (<1450℃), the reaction rate decreases; if the temperature is too high (>1650 stopinj), se izguba kalcija zaradi izhlapevanja poveča.
Metoda dodajanja:Metoda podajanja žice (žica s jedrom iz kalcijevega silicija) se uporablja pri rafiniranju lonca. Enakomernost dodajanja je dobra, učinkovitost dezoksidacije in razžveplanja pa je za 15–20 % višja kot pri neposrednem dovajanju.
Začetna vsebnost kisika in žvepla v jeklu:Če je vsebnost kisika in žvepla previsoka, je treba dodano količino ustrezno povečati ali dodajati postopoma, da preprečimo nezadostno reakcijo.
