Jak vápník a křemík pomáhá při snižování obsahu síry v oceli?

Slitiny vápníku a křemíkupoužívají vápník (Ca) a křemík (Si) jako základní složky, přičemž některé prvky barya a hliníku podporují jejich vysoce účinnou funkci odsíření:

 Rozsah složení:Ca 28 %-35 %, Si 55 %-65 %, nečistoty Al Méně než nebo rovno 2,0 %, S Méně než nebo rovno 0,04 %, P Méně než nebo rovno 0,04 %;

 Fyzikální vlastnosti:Bod tání 1250-1350 stupňů, hustota 2,5-2,8 g/cm³, v kusové (5-30 mm) nebo granulované (1-10 mm) formě, se silnou chemickou aktivitou při vysokých teplotách;

 Hlavní výhody:Odsiřovací kapacita vápníku daleko převyšuje schopnost manganu a železa, zatímco deoxidační účinek křemíku optimalizuje odsiřovací prostředí a dosahuje synergického efektu „odsiřování + deoxidace“.

(1) Vápník-sirná chemická reakce: Základní základ odsiřování

Hlavní reakce:Ca + S → CaS, generovaný CaS má teplotu tání 2450 stupňů a rozpustnost pouze 0,0002 % (v roztavené oceli), díky čemuž je v roztavené oceli téměř nerozpustný;

Synergická reakce:Křemík reaguje s FeO v roztavené oceli (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe), snižuje obsah kyslíku v roztavené oceli a zabraňuje tvorbě obtížně --odstranitelných síranů (jako je CaSO₄) kyslíkem a sírou, čímž vytváří redukční prostředí pro reakci vápníku-síry

Termodynamická výhoda:Elektrodový potenciál vápníku je mnohem nižší než potenciál síry, což zajišťuje, že vápník se přednostně spojuje se sírou, takže odsiřovací reakce je nevratná.

(2) Flotace a separace CaS: klíčový krok v odsiřování

Hnací faktory rozdílu hustoty:CaS má mnohem nižší hustotu než roztavená ocel, přirozeně vykazuje tendenci plavat;

Posilující separační faktory:Míchání roztavené oceli urychluje agregaci částic CaS a zvyšuje rychlost flotace 2-3krát;

Adsorpce strusky:Po vyplavení na povrch roztavené oceli je CaS adsorbován struskou CaO-SiO₂-Al₂O3 a odváděn se struskou, čímž je dokončeno odsíření.

(3) Kvantifikace účinku odsíření a ovlivňujících faktorů

 Data základních efektů:

Konvenční přídavné množství (0,1 %-0,3 % roztavené oceli):Může snížit obsah síry v roztavené oceli z 0,05%-0,08% na méně než 0,01%, čímž se dosáhne míry odsíření 80%-90%;
Špičková{0}}rafinace oceli (přidaná částka 0,3 %–0,5 % + rafinace v peci LF):Obsah síry lze snížit pod 0,005 % (standard pro ultra-nízkou síru) s mírou odsiřování vyšší nebo rovnou 93 %.

 Klíčové ovlivňující faktory:

Složení slitiny:Slitina SiCa s obsahem 30%-32% Ca a 60%-62% Si vykazuje nejlepší účinnost odsíření. Příliš nízký obsah vápníku (<28%) will lead to a 15%-20% decrease in desulfurization rate.

Teplota oceli:Rychlost odsiřovací reakce je nejrychlejší při 1550-1600 stupních. Pod 1500 stupňů se účinnost reakce snižuje o 30 %.

Obsah kyslíku:Když je počáteční obsah kyslíku v roztavené oceli menší nebo roven 50 ppm, je rychlost odsíření o 25 % vyšší, než když je obsah kyslíku 80-100 ppm. Zásadní je deoxidační účinek křemíku.

(1) Výroba konvertorové oceli (konečné odsíření)

Aplikační logika:

Přidáno v pozdější fázi odpichu v konvertoru, využívající turbulentní míchání roztavené oceli k počátečnímu snížení obsahu síry, čímž je položen základ pro následnou rafinaci;

Parametry procesu:

Množství přídavku 0,1%-0,2%, teplota roztavené oceli 1600-1650 stupňů, míchání argonu po dobu 5-8 minut během odpichu, rychlost odsíření může dosáhnout 70%-75%;

Vhodné scénáře:

Počáteční odsíření běžné uhlíkové oceli a nízkolegované oceli, snížení obsahu síry na 0,02%-0,03%.

(2) Rafinace LF pece (hluboké odsíření)

Aplikační logika:

V redukční atmosféře LF pece se křemíko-vápenatá slitina kombinuje se strusko{0}}tvornými činidly, jako je vápno a fluorit, aby se dosáhlo hlubokého odsíření;

Parametry procesu:

Množství přídavku 0,2 %-0,5 %, zásaditost strusky kontrolovaná na 1,8-2,2, intenzita míchání argonu 0,4-0,6 m/s, doba rafinace 30-40 minut, obsah síry lze snížit pod 0,005 %;

Vhodné scénáře:

Výroba ultra-ocelí s nízkým obsahem síry, jako je vysoce-legovaná ocel, nerezová ocel a ložisková ocel.

(3) Ochranné odlévání kontinuálním litím (koncové odsíření)

Aplikační logika:

Drát ze slitiny vápníku a křemíku (průměr 10-13 mm) se přivádí do krystalizátoru přes podavač drátu, aby se odstranila stopová množství zbytkové síry v roztavené oceli;

Parametry procesu:

Rychlost podávání drátu 3-5 m/s, množství podávání drátu 0,05%-0,1%, což může dále snížit obsah síry pod 0,003%, čímž se zabrání křehkým defektům za horka v plynule litém předvalku.

(1) Logika výběru: Přizpůsobte třídu slitiny podle požadavků na ocel

(2) Bezpečnostní opatření při používání

Kontrola přídavného množství:

Excessive addition (>0,6 %) může snadno vést k nadměrnému obsahu vápníku v roztavené oceli, generování inkluzí CaO a ovlivnění rázové houževnatosti oceli (snížení o 10 % až 15 %).

Načasování přidání:

Začněte přidávat, když konvertor odklepl 1/3 oceli, abyste se vyhnuli předčasnému přidání, které by mohlo způsobit oxidaci vápníku (rychlost spalování vápníku- se zvyšuje z 10 %–15 % na více než 30 %).

Ochrana úložiště:

Skladujte v suchém, uzavřeném prostředí, aby se zabránilo oxidaci vlhkosti (vytváření Ca(OH)₂, což snižuje aktivitu odsíření). Doba skladování by neměla přesáhnout 6 měsíců.

Bezpečnostní ochrana:

Vápník je hořlavý. Během přidávání chraňte před otevřeným ohněm a používejte suchý práškový hasicí přístroj, aby se částice slitiny nerozstříkly a způsobily požár.

Kompozitní zpracování:Vývoj kompozitních odsiřovacích činidel „křemík-vápník-barya“ a „křemík-vápník-hliník.“ Baryum a hliník mohou dále zlepšit míru využití vápníku (z 60 % až 70 % na více než 80 %) a zvýšit míru odsíření o 5 % až 10 %.

Rafinované zpracování:Přizpůsobení složení pro různé třídy ocelí (jako jsou ultra{0}}slitiny křemíku hliníku a křemíku{1}}vápníku a slitiny vápníku s nízkým -sirným křemíkem{3}}, aby byly splněny přísné požadavky na nečistoty u vysoce kvalitních-ocelí.

Zelené zpracování:Využití zelené elektřiny k tavení slitin křemíku a vápníku, snížení emisí uhlíku a optimalizace výrobních procesů ke snížení obsahu škodlivých nečistot (jako je P a S) ve slitině.