Slitiny vápníku a křemíkujsou primárně složeny z vápníku (Ca) a křemíku (Si), s některými prvky, jako je baryum a hliník, což podporuje jejich adaptabilitu na různé aplikace:
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, vykazující silnou chemickou aktivitu při vysokých teplotách.
Základní funkce:V metalurgickém průmyslu se jedná o „multi-funkční kompozitní činidlo, které integruje odsiřování, deoxidaci, legování a zušlechťování zrn.
Základní aplikační scénáře křemíkové vápenaté slitiny
(1) Ocelářský průmysl: Základní surovina pro odsíření, deoxidaci a legování
Silikon-vápenatá slitina je vysoce-účinný kompozitní funkční materiál v ocelářském průmyslu, zvláště vhodný pro výrobu vysoce-oceli a oceli s ultra-nízkým obsahem síry. Jeho základní aplikace jsou následující:
Hluboké odsíření:
Mechanismus účinku:Vápník reaguje se sírou s extrémně nízkou volnou energií a při vysokých teplotách spontánně vytváří CaS (bod tání 2450 stupňů, téměř nerozpustný v roztavené oceli). Křemík současně deoxiduje a optimalizuje reakční prostředí (anglicky: Ca + S → CaS, Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe);
Kvantitativní účinek:Přidání 0,1 %-0,5 % může snížit obsah síry v roztavené oceli z 0,05 %-0,08 % na méně než 0,01 % (standardní ocel s ultra nízkým obsahem síry), čímž se dosáhne míry odsíření 80 %-95 %;
Vhodné scénáře: Kvalitní-oceli citlivé na obsah síry, jako je ložisková ocel, pružinová ocel a nerezová ocel.
Vysoce{0}}účinná deoxidace:
Mechanismus účinku:Vápník má silnější deoxidační schopnost než hliník a křemík. Může reagovat s kyslíkem a oxidy v roztavené oceli za vzniku CaO a může také redukovat vměstky Al₂O₃ (vytvářející CaO・Al₂O₃ s nízkým -bodem tání-), které lze snadno odstranit flotací.
Kvantitativní účinek:S přidáním 0,2 %-0,3 % se obsah kyslíku v roztavené oceli sníží z 80-100 ppm na 20-30 ppm, celkové množství oxidových vměstků se sníží o 60 %-70 % a míra povrchových defektů ocelových předvalků se sníží z 1,2 % na 0,3 %.
Vhodné scénáře:Výroba nízko-legované vysokopevnostní-oceli a elektrokřemíkové oceli, zlepšující zpracovatelský výkon a životnost oceli.
Legování a zvýšení výkonu:
Mechanismus působení: Atomy vápníku a křemíku jsou začleněny do feritové mřížky, což způsobuje deformaci mřížky, brání pohybu dislokace a zjemňuje velikost zrna;
Kvantitativní účinek:Přidání 0,1 %-0,2 % slitiny ferosilikon a vápníku do nízkolegované konstrukční oceli zvyšuje pevnost v tahu o 10 %-15 % a rázovou houževnatost (-20 stupňů) o 20 %-30 %, takže je vhodná pro strojírenské stroje a mostní ocel;
(2) Slévárenský průmysl: základní součásti očkovacích a sféroidizačních činidel
Slitina SiCa se používá hlavně při výrobě šedé litiny a tvárné litiny pro zlepšení jednotnosti struktury odlitku a mechanických vlastností:
Aplikace očkovací látky:
Mechanismus účinku:Podporuje precipitaci grafitizace, zjemňuje grafitová zrna a strukturu matrice a zabraňuje tendenci bílé litiny;
Kvantitativní účinek:Přidání 0,1 % až 0,3 % granulované slitiny křemíku železa a vápníku (1-3 mm) (šedá litina) zvyšuje pevnost v tahu odlitků z 200 MPa na 280 MPa a zlepšuje rázovou houževnatost. 133 %, zmetkovitost se snižuje z 8 % na 3 %; Vhodné pro: Přesné odlitky, jako jsou bloky motorů a lože obráběcích strojů.
Složky sféroidizačního činidla:
Mechanismus účinku:Používá se v kombinaci s hořčíkem a prvky vzácných zemin (napřslitiny křemíku a vápníku s baryem) podporovat krystalizaci grafitu do kulovitých tvarů, čímž se zlepšuje houževnatost a pevnost tvárné litiny;
Účinek:Míra sferoidizace může dosáhnout více než 90 %, pevnost v tahu z tvárné litiny větší nebo rovna 450 MPa, prodloužení větší nebo rovné 10 %, vhodné pro nosné-díly, jako jsou klikové hřídele a ozubená kola automobilů;
výhody:Ve srovnání s jednoduchými hořčíkovými sféroidizačními činidly mohou slitiny vápníku a křemíku snížit míru spalování hořčíku-o 15 % až 20 %, čímž se snižují výrobní náklady.
(3) Výroba feroslitiny: vysoce-redukující a rafinační činidlo
Slitiny CaSi jsou díky svým silným redukčním vlastnostem a nízkému obsahu uhlíku (méně než nebo rovný 0,1 %) ideálním redukčním činidlům pro výrobu nízko-uhlíkových feroslitin.
Základní aplikace:
Mechanismus účinku:Redukuje oxidy vanadu, titanu, niobu atd. za účelem přípravy nízkouhlíkového-ferovanadia, ferrotitanu, ferroniobu atd., čímž se zabrání obohacování uhlíkem;
Vhodné scénáře:Špičková{0}}výroba feroslitin používaných v letectví a v oblasti elektronických materiálů.
Funkce rafinace:Odstraňuje nečistoty jako je síra a fosfor z feroslitin a zlepšuje čistotu produktu. Například při výrobě-feromanganu vysoké čistoty snižuje přidání slitin vápníku a křemíku obsah síry z 0,05 % na méně než 0,01 %, což splňuje požadavky na tavení- oceli nejvyšší třídy.
(4) Jiné aplikační scénáře
Tavení ne-železných kovů:Jako rafinační činidlo pro slitiny hliníku a mědi odstraňuje nečistoty kyslíku a síry, zlepšuje čistotu a tekutost kovu; s přídavkem 0,3 % až 0,5 % se obsah kyslíku v hliníkových slitinách sníží z 50 až 80 ppm na 20 až 30 ppm, čímž se sníží míra defektů poréznosti odlitků o 70 %; Vhodné scénáře: Výroba slitin hliníku a přesné slitiny mědi v letectví.
Svařovací materiály:Jako surovina pro svařovací dráty a povlaky tavidla s přídavkem 20%-30% během svařování dezoxiduje a odsiřuje, čímž zlepšuje pevnost svaru a odolnost proti korozi; pevnost svaru v tahu větší nebo rovna 400 MPa a doba odolnosti proti korozi v solné mlze prodloužená 2krát; Vhodné scénáře: Svařování konstrukcí a strojů.
Aplikační adaptace a logika výběru různých jakostí slitin CaSi
(1) Tabulka základních tříd a přizpůsobení aplikací
| Třída slitiny křemíku a vápníku | Základní komponenty (Ca/Si) | Scénáře základních aplikací | Doporučený doplněk |
| CaSi3060 | 30%/60% | Deoxidace v konvenční výrobě oceli, očkování nízkolegovaných odlitků- | 0,1 %-0,2 % (ocelářství), 0,1 %-0,3 % (odlévání) |
| CaSi3262 | 32%/62% | Odsiřování při výrobě-oceli nejvyšší třídy, sferoidizace při přesném lití | 0,2 %-0,5 % (výroba oceli), 0,2 %-0,4 % (odlévání) |
| CaSi3560 | 35%/60% | Rafinace oceli s ultra-nízkým obsahem síry, redukční činidla při výrobě feroslitin | 0,3%-0,5% (výroba oceli), 1,2-1,5 tuna / tunu slitiny (ferroslitina) |
(2) Základní principy výběru
Priorita výkonu:Vysoce{0}}kvalitní ocel a přesné odlitky by měly používat vysoce-vápenaté třídy (Ca Větší nebo rovné 32 %), aby se zajistily účinky odsíření a dezoxidace;
Zůstatek nákladů:Běžná ocel a konvenční odlitky by měly používat střední-třídy vápníku (Ca 30 %-32 %), aby se vyrovnal výkon a náklady;
Přizpůsobení procesu:Při výrobě oceli by se měly používat blokové (5-30 mm) materiály, odlévání by mělo používat zrnité (1-3 mm) materiály a výroba feroslitiny by měla používat blokové (10-50 mm) materiály.
