Kalcija silīcija sakausējums (CaSi)ir ļoti efektīvs kompozītmateriālu rafinēšanas līdzeklis metalurģijas nozarē. Pateicoties silīcija (Si) un kalcija (Ca) sinerģiskajam efektam, tiek panākta dziļa deoksidācija, desulfurizācija un iekļaušanas modifikācijas, tieši nosakot izkausētā tērauda tīrību un kopējo tērauda veiktspēju. Tas ir galvenais palīgmateriāls vidējas -līdz-augstas kvalitātes- tērauda ražošanā.
Galvenās priekšrocības:Augsta deoksidācijas un desulfurizācijas efektivitāte, lielisks iekļaušanas modifikācijas efekts; dziļu attīrīšanu var panākt, pievienojot tikai 0,2%-0,5% uz tonnu tērauda, padarot to par vēlamo kompozītmateriālu rafinēšanas līdzekli augstākās klases tērauda ražošanā.
Forma un iepakojums:Bloki (piemēroti kausu rafinēšanai),kalcija silīcija pulveris/vads ar serdi (piemērots nepārtrauktiem liešanas procesiem), iepakots mitruma{0}}necaurlaidīgās dzelzs mucās vai tonnu maisos; starptautiskajiem pārvadājumiem ir nepieciešams blīvējums, lai novērstu oksidēšanos.
Deoksidācijas princips un silīcija kalcija sakausējuma kvantitatīvais efekts
(1) Kodola deoksidācijas mehānisms: silīcija-kalcija sinerģija, dziļa attīrīšana
Pamata silīcija deoksidācija:
Reakcijas princips:Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe (spontāni izkausētā tēraudā 1500–1600 grādu temperatūrā), SiO₂ ir daudz mazāks blīvums nekā kausētam tēraudam, un tas viegli peld, veidojot izdedžus;
Galvenās priekšrocības:Viegla deoksidācija ļauj izvairīties no kausēta tērauda spēcīgas viršanas, un radītais SiO₂ var veidot zemas -kušanas-punkta saliktus ieslēgumus ar citiem oksīdiem (piemēram, CaO・SiO₂), vēl vairāk uzlabojot atdalīšanas efektivitāti.
Uzlabota deoksidācija ar kalciju:
Reakcijas princips:2Ca + O₂ → 2CaO, Ca + Al₂O3 → CaO・Al₂O3. Kalcijam ir spēcīgāka afinitāte pret skābekli nekā silīcijam un alumīnijam, noņemot nelielu daudzumu atlikušā skābekļa izkausētā tēraudā, vienlaikus mainot cietos un trauslos Al2O3 ieslēgumus.
Unikāla loma:Kalcija iztvaikošanas rezultātā izveidotie burbuļi maisa izkausēto tēraudu, veicinot ieslēgumu sadursmi un flotāciju, tādējādi uzlabojot deoksidācijas viendabīgumu.
Sinerģisks deoksidācijas efekts:
Silīcijs vispirms samazina skābekļa saturu izkausētajā tēraudā, radot apstākļus kalcija deoksidācijai. Iegūtais Ca₂SiO₄ un citi kompozītmateriāli vēl vairāk uzlabo deoksidācijas efektivitāti, uzlabojot to par 30–40%, salīdzinot ar viena silīcija vai kalcija deoksidāciju.
Kvantitatīvā ietekme pēc scenārija
| Tērauda tips | CaSi sakausējuma pievienošanas daudzums | Sākotnējais skābekļa saturs (ppm) | Skābekļa saturs pēc rafinēšanas (ppm) | Deoksidācijas efektivitāte |
|---|---|---|---|---|
| Parasts oglekļa tērauds (Q235) | 0.2%-0.3% | 80-100 | 40-50 | 45%-60% |
| Zema-leģēta augstas{1}izturības tērauds (Q355) | 0.3%-0.4% | 90-110 | 35-45 | 55%-68% |
| Nerūsējošais tērauds (304) | 0.4%-0.5% | 100-120 | 25-35 | 65%-79% |
| Leģētais strukturālais tērauds (40Cr) | 0.3%-0.4% | 85-105 | 30-40 | 58%-71% |
Desulfurizācijas princips un silīcija kalcija sakausējuma kvantitatīvā ietekme
(1) Kodols atsērošanas mehānisms: kalcijs kā dominējošais faktors, silīcijs kā palīgko{1}}faktors
Kalcijs{0}}dominējošā sēra atdalīšana:
Reakcijas princips:Ca + FeS → CaS + Fe (vēlams kausētā tēraudā), CaS kušanas temperatūra ir 2450 grādi, nešķīst kausētā tēraudā, izgulsnējas kā cietas daļiņas un peld uz izdedžiem;
Galvenās priekšrocības:Kalcijam ir ļoti spēcīga afinitāte pret sēru, un tā atsērošanas spēja ir 5-10 reizes lielāka nekā mangānam, samazinot sēra saturu izkausētā tēraudā līdz 0,01%.
Silīcija palīglomas:
Samazina izkausēta tērauda virsmas spraigumu, veicina CaS daļiņu sadursmi un agregāciju, kā arī paātrina to peldēšanu un atdalīšanu;
Samazina skābekļa saturu izkausētā tēraudā deoksidācijas laikā, samazinot skābekļa traucējumus desulfurizācijas reakcijā (izvairoties no SO₂ veidošanās) un uzlabojot desulfurizācijas reakcijas konversijas ātrumu.
(2) Kvantitatīvā ietekme pēc scenārija
| Tērauda tips | SiCa sakausējuma pievienošanas daudzums | Sākotnējais sēra saturs (%) | Sēra saturs pēc rafinēšanas (%) | Desulfurizācijas efektivitāte | Pamatvērtība |
|---|---|---|---|---|---|
| Parasts oglekļa tērauds (Q235) | 0.2%-0.3% | 0.03-0.05 | 0.015-0.025 | 30%-50% | Izvairieties no termiskā trausluma |
| Zema-leģēta augstas{1}izturības tērauds (Q355) | 0.3%-0.4% | 0.02-0.04 | 0.008-0.015 | 55%-70% | Uzlabojiet metināmību |
| Nerūsējošais tērauds (304) | 0.4%-0.5% | 0.015-0.03 | 0.003-0.008 | 70%-85% | Palieliniet izturību pret koroziju |
| Nodilumizturīgs-tērauds (NM450) | 0.3%-0.4% | 0.02-0.04 | 0.006-0.012 | 65%-80% | Uzlabojiet nodilumizturību |
Galvenie faktori, kas ietekmē deoksidācijas un desulfurizācijas efektus un praktisko kontroli
Tērauda temperatūra:Optimālā reakcijas temperatūra ir 1500-1600 grādi. Ja temperatūra ir pārāk zema (<1450℃), the reaction rate decreases; if the temperature is too high (>1650 grādi), palielinās kalcija iztvaikošanas zudumi.
Papildināšanas metode:Stieples padeves metode (kalcija silīcija stieple) izmanto kausu rafinēšanai. Pievienošanas viendabīgums ir labs, un deoksidācijas un desulfurizācijas efektivitāte ir par 15–20% augstāka nekā tiešās barošanas gadījumā.
Sākotnējais skābekļa un sēra saturs tēraudā:Ja skābekļa un sēra saturs ir pārāk augsts, pievienotais daudzums ir attiecīgi jāpalielina vai jāpievieno pakāpeniski, lai izvairītos no nepietiekamas reakcijas.
