Kausu rafinēšanas procesos,kalcija silīcija sakausējumiir viena no svarīgākajām kompozītmateriālu piedevām. Tie vienlaikus veic trīs galvenos uzdevumus: deoksidāciju, desulfurizāciju un iekļaušanas modifikāciju, padarot tos par neaizstājamu materiālu augstas kvalitātes tīra tērauda ražošanai.
Tomēr pat ar vienādas kvalitātes silīcija kalcija sakausējumu dažādās partijās var būt ievērojamas atšķirības apstrādes efektos. Šīs atšķirības galvenais iemesls bieži vien ir nevis darbības procesa svārstībās, bet gan paša CaSi sakausējuma stabilitātē,{1}}jo īpaši kalcija un silīcija satura svārstībās. Kalcijs ir visreaktīvākais deoksidējošais elements, un pat nelielas tā satura izmaiņas var izraisīt būtiskas tērauda apstrādes ietekmes izmaiņas.
Sica sakausējumu dubultās priekšrocības izriet no kalcija un silīcija sinerģiskās iedarbības, un katram ir savs uzsvars uz funkciju:
| Elementi | Pamatfunkcijas | Darbības mehānisms |
| Kalcijs (Ca) | Spēcīga deoksidācija, desulfurizācija un iekļaušanas denaturācija | Tam ir spēcīga afinitāte pret skābekli un sēru, veidojot CaO un CaS, tādējādi pārvēršot Al₂O3 par zemas -kušanas- temperatūras kalcija aluminātu. |
| Silīcijs (Si) | Pamata deoksidācija un nesējelementu apstrāde | Tas vispirms veic sākotnējo deoksidāciju, vienlaikus pazeminot kalcija tvaika spiedienu, tādējādi palielinot kalcija iznākumu. |
Kalcijs kalcija silīcija sakausējumos
1. Deoksidācijas jauda: kvantitatīvā saistība starp kalcija saturu un deoksidācijas efektivitāti
Kalcija deoksidācijas spēja ir daudz labāka nekā silīcija spēja. Pētījumi liecina, ka kalcija skābekļa afinitāte ir par aptuveni 30% augstāka nekā silīcija afinitāte. Kalcija saturs tieši nosaka sakausējuma deoksidācijas efektivitāti.
| Kalcija satura veidi | Darbības joma | Deoksigenācijas īpašības | Piemērojamie scenāriji |
| Augsts kalcija tips |
Ca ir lielāks vai vienāds ar 31% |
Spēcīga deoksidācijas spēja, ātri samazinot skābekļa saturu izkausētā tēraudā un veidojot zemas -kušanas-punkta kalcija alumināta ieslēgumus. | Augstas-tīrības tērauds, automobiļu tērauds, gultņu tērauds |
| Vidēja kalcija tipa |
Apmēram 24–28% |
Mērena deoksidācijas spēja, laba vispārējā veiktspēja. | Tradicionāls augstas kvalitātes{0}}tērauds, konstrukcijas tērauds |
| Zems kalcija veids |
Ca mazāks vai vienāds ar 20% |
Ierobežota deoksidācijas spēja, galvenokārt tiek izmantota kā papildu silīcija deoksidācijas līdzeklis. | Parasts tērauds, čuguns |
2. Iekļaušanas modifikācijas efekts
Viena no silīcija kalcija sakausējumu pamatvērtībām ir augstas -kušanas- Al₂O₃ ieslēgumu pārveidošana kalcija aluminātos ar zemu-kušanas-punktu, tādējādi uzlabojot izkausētā tērauda plūstamību un tērauda īpašības.
| Ca/Si attiecība | Iekļaušanas morfoloģija | Ārstēšanas rezultāti | Mezglu veidošanās risks pie spruces |
| < 0.5 (insufficient calcium) | Augstas -kušanas- Al₂O₃ ieslēgumi (kušanas temperatūra 2050 grādi) | Nepilnīga denaturācija; ieslēgumi paliek cieti. | Augsts risks |
|
0.5-0.8 |
Daļēji pārveidots | Mēreni rezultāti; novērotas svārstības. | Vidējs risks |
| Lielāks vai vienāds ar 0,8 (pietiekami daudz kalcija) | Šķidrais kalcija alumināts (zems kušanas punkts) | Pilnībā denaturēti ieslēgumi; viegli peldošs un noņemams. | Zems risks |
3. Pārmērīga kalcija satura negatīvā ietekme
Ir svarīgi atzīmēt, ka vairāk kalcija ne vienmēr ir labāks. Pārmērīgs kalcija saturs var radīt jaunas problēmas:
| Problēmu veidi | Specifiskas izpausmes | Mehānisma skaidrojums |
| Vārīšanās temperatūras ierobežojums | Kalcija viršanas temperatūra ir tikai 1484 grādi, kas ir zemāka par kausēta tērauda temperatūru. | Pārmērīgs kalcijs spēcīgi iztvaiko, izraisot kausēta tērauda šļakatas. |
| Samazināta raža | Kalcija iznākums lielapjoma sakausējumos ir tikai 20–30%. | Kalcijs izplūst kā tvaiki, kā rezultātā tiek izmantots zems daudzums. |
| Lēnāka izšķīšana | Augsta{0}}kalcija sakausējumu kušanas temperatūra palielinās (1100 grādi → 1300 grādi). | Pilnīgs izšķīšanas laiks tiek pagarināts no 3-5 minūtēm līdz 8-10 minūtēm. |
| Resursu izniekošana | Augstas{0}}valences kalcija elementu zudums. | Ekonomiskā efektivitāte samazinās. |
Procesa ieteikums:Ieteicams lietotvads ar serdibarošanas process, nevis tieša bloka sakausējuma ievade, kas var palielināt kalcija atgūšanas ātrumu no 20% -30% līdz 40% -50%.
Silīcijs CaSi sakausējumos
1. Silīcija "nesēja" funkcija
Silīcijs silīcija{0}}kalcija sakausējumos ne tikai veic pamata deoksidāciju, bet arī spēlē izšķirošu lomu,{1}}darbojoties kā kalcija "nesējs". Tīram kalcijam ir ārkārtīgi augsts tvaika spiediens izkausētā tērauda temperatūrā, kas apgrūtina efektīvu pievienošanu; tomēr pēc sakausējuma veidošanas ar silīciju kalcija aktivitāte samazinās, ļaujot tam stabili izšķīst izkausētā tēraudā un iedarboties uz deoksidējošo iedarbību.
2. Ca/Si attiecības visaptverošā ietekme uz tērauda apstrādes ietekmi
Ņemot vērā kalciju un silīciju kā sinerģisku sistēmu, to attiecība (Ca/Si) ir svarīgāks procesa parametrs nekā jebkura atsevišķa elementa saturs:
| Ca/Si attiecības diapazons | Deoksigenācijas efekts | Iekļaušanas kontrole | Nepārtraukta liešanas veiktspēja | Tērauda kvalitāte |
|
< 0.4 (Severe calcium deficiency) |
Nabaga | Al₂O3 ieslēgumi: nedenaturēti | Smaga sprauslas aizsērēšana | Nozīmīga anizotropija |
|
0,4–0,6 (nepietiekams kalcija daudzums) |
Vidēji | daļēji denaturēts | Intermitējoša aizsērēšana | Lielas veiktspējas svārstības |
|
0,6–0,8 (labi) |
Labi | pilnībā denaturēts | Principā stabils | Stabils sniegums |
|
0,8–1,0 (Optimāls) |
Lieliski | pilnībā sašķidrināts | Vienmērīga darbība | Izcila kvalitāte |
|
>1,0 (kalcija pārpalikums) |
Lieliski, bet izšķērdīgi | stabils efekts | Vienmērīga darbība, bet augstas izmaksas | Laba kvalitāte, bet zema ekonomiskā efektivitāte |
Tērauda ražošanas uzņēmumiem stabila sastāva kalcija silīcija sakausējumu piegādātāja izvēle ir ne tikai lēmums par iepirkumu, bet arī stratēģisks ieguldījums kvalitātes kontrolē. Tikai tad, ja kalcija un silīcija saturs katrā silīcija -kalcija sakausējuma partijā saglabājas stabils mērķa diapazonā, apstrādes inženieri var izveidot uzticamu procesa modeli, kas nodrošina paredzamus, reproducējamus un optimizējamus tērauda apstrādes rezultātus.
