Slitina vápníku a křemíku (CaSi)je vysoce účinný kompozitní rafinační prostředek v metalurgickém průmyslu. Prostřednictvím synergického účinku křemíku (Si) a vápníku (Ca) dosahuje hluboké dezoxidace, odsíření a modifikace vměstků, přímo určujících čistotu roztavené oceli a celkový výkon oceli. Jedná se o základní pomocný materiál při výrobě oceli střední-až{3}}vyšší{4}}konce.
Hlavní výhody:Vysoká účinnost dezoxidace a odsíření, vynikající efekt modifikace inkluzí; hluboké rafinace lze dosáhnout přidáním pouze 0,2 %-0,5 % na tunu oceli, což z něj činí preferované kompozitní rafinační činidlo pro výrobu oceli nejvyšší třídy.
Forma a balení:Bloky (vhodné pro rafinaci pánví),vápník křemíkový prášek/plný drát (vhodný pro procesy kontinuálního odlévání), balený v-vlhkotěsných železných sudech nebo tonových pytlích; mezinárodní přeprava vyžaduje těsnění, aby se zabránilo oxidaci.
Princip dezoxidace a kvantitativní účinek slitiny křemíku a vápníku
(1) Mechanismus dezoxidace jádra: Silicon-synergie vápníku, hloubkové čištění
Základní deoxidace křemíku:
Princip reakce:Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe (spontánní v roztavené oceli při 1500–1600 stupních), SiO₂ má mnohem nižší hustotu než roztavená ocel a snadno plave za vzniku strusky;
Klíčové výhody:Mírná dezoxidace zabraňuje prudkému varu roztavené oceli a generovaný SiO₂ může tvořit s jinými oxidy (jako je CaO・SiO₂) kompozitní inkluze s nízkým -bodem tání{1}}, což dále zlepšuje účinnost separace.
Zvýšená deoxidace vápníkem:
Princip reakce:2Ca + O₂ → 2CaO, Ca + Al2O3 → CaO・Al₂O3. Vápník má silnější afinitu ke kyslíku než křemík a hliník, odstraňuje stopová množství zbytkového kyslíku v roztavené oceli a zároveň upravuje tvrdé a křehké vměstky Al2O3.
Jedinečná role:Bublinky vytvořené těkáním vápníku míchají roztavenou ocel, podporují kolizi a flotaci vměstků, čímž zlepšují stejnoměrnost dezoxidace.
Synergický deoxidační účinek:
Křemík nejprve snižuje obsah kyslíku v roztavené oceli a vytváří podmínky pro dezoxidaci vápníku. Výsledný Ca2SiO4 a další kompozitní sloučeniny dále zvyšují účinnost deoxidace a zlepšují ji o 30 % až 40 % ve srovnání s deoxidací jediného křemíku nebo vápníku.
Kvantitativní efekty podle scénáře
| Ocelový typ | Množství přidané slitiny CaSi | Počáteční obsah kyslíku (ppm) | Obsah kyslíku po rafinaci (ppm) | Účinnost dezoxidace |
|---|---|---|---|---|
| Obyčejná uhlíková ocel (Q235) | 0.2%-0.3% | 80-100 | 40-50 | 45%-60% |
| Nízkolegovaná vysokopevnostní-ocel (Q355) | 0.3%-0.4% | 90-110 | 35-45 | 55%-68% |
| Nerezová ocel (304) | 0.4%-0.5% | 100-120 | 25-35 | 65%-79% |
| Legovaná konstrukční ocel (40Cr) | 0.3%-0.4% | 85-105 | 30-40 | 58%-71% |
Princip odsíření a kvantitativní účinky křemíkové vápenaté slitiny
(1) Mechanismus odsiřování jádra: Vápník jako dominantní faktor, křemík jako pomocný ko-faktor
Dominantní odsiřování-vápníku:
Princip reakce:Ca + FeS → CaS + Fe (nejlépe v roztavené oceli), CaS má bod tání 2450 stupňů, je nerozpustný v roztavené oceli, sráží se jako pevné částice a plave na strusku;
Klíčové výhody:Vápník má velmi silnou afinitu k síře a jeho odsiřovací kapacita je 5-10krát vyšší než u manganu, což snižuje obsah síry v roztavené oceli pod 0,01 %.
Pomocná role křemíku:
Snižuje povrchové napětí roztavené oceli, podporuje srážku a agregaci částic CaS a urychluje jejich plavení a separaci;
Snižuje obsah kyslíku v roztavené oceli během dezoxidace, snižuje interferenci kyslíku při odsiřovací reakci (zamezuje vzniku SO₂) a zlepšuje rychlost konverze odsiřovací reakce.
(2) Kvantitativní efekty podle scénáře
| Ocelový typ | Přidané množství slitiny SiCa | Počáteční obsah síry (%) | Obsah síry po rafinaci (%) | Účinnost odsíření | Základní hodnota |
|---|---|---|---|---|---|
| Obyčejná uhlíková ocel (Q235) | 0.2%-0.3% | 0.03-0.05 | 0.015-0.025 | 30%-50% | Vyvarujte se tepelné křehkosti |
| Nízkolegovaná vysokopevnostní-ocel (Q355) | 0.3%-0.4% | 0.02-0.04 | 0.008-0.015 | 55%-70% | Zlepšit svařitelnost |
| Nerezová ocel (304) | 0.4%-0.5% | 0.015-0.03 | 0.003-0.008 | 70%-85% | Zvyšte odolnost proti korozi |
| Ocel odolná-otěru (NM450) | 0.3%-0.4% | 0.02-0.04 | 0.006-0.012 | 65%-80% | Zlepšete odolnost proti opotřebení |
Klíčové faktory ovlivňující účinky deoxidace a odsíření a praktickou kontrolu
Teplota oceli:Optimální reakční teplota je 1500-1600 stupňů. Pokud je teplota příliš nízká (<1450℃), the reaction rate decreases; if the temperature is too high (>1650 stupňů), zvyšuje se ztráta těkáním vápníku.
Způsob přidání:Způsob podávání drátu (drát s vápenatým silikonovým jádrem) se používá při rafinaci pánví. Rovnoměrnost přidávání je dobrá a účinnost dezoxidace a odsíření je o 15 % až 20 % vyšší než u přímého plnění.
Počáteční obsah kyslíku a síry v oceli:Když je obsah kyslíku a síry příliš vysoký, mělo by se přidané množství přiměřeně zvýšit nebo přidat postupně, aby se zabránilo nedostatečné reakci.
