Hvordan hjelper kalsiumsilisium til å redusere svovelinnholdet i stål?

Kalsium silisium legeringerbruker kalsium (Ca) og silisium (Si) som kjernekomponenter, med noen barium- og aluminiumelementer som støtter deres svært effektive avsvovlingsfunksjon:

 Komposisjonsområde:Ca 28%-35%, Si 55%-65%, urenheter Al Mindre enn eller lik 2,0%, S Mindre enn eller lik 0,04%, P Mindre enn eller lik 0,04%;

 Fysiske egenskaper:Smeltepunkt 1250-1350 grader, tetthet 2,5-2,8 g/cm³, i klump (5-30 mm) eller granulær (1-10 mm) form, med sterk kjemisk aktivitet ved høye temperaturer;

 Kjernefordeler:Kalsiums avsvovlingskapasitet overgår langt den til mangan og jern, mens silisiums deoksiderende effekt optimaliserer avsvovlingsmiljøet, og oppnår en synergistisk effekt av "desulfurization + deoxidation".

(1) Kalsium-Svovelkjemisk reaksjon: kjernegrunnlaget for avsvovling

Hovedreaksjon:Ca + S → CaS, det genererte CaS har et smeltepunkt på 2450 grader og en løselighet på bare 0,0002 % (i smeltet stål), noe som gjør det nesten uløselig i smeltet stål;

Synergistisk reaksjon:Silisium reagerer med FeO i smeltet stål (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe), reduserer oksygeninnholdet i det smeltede stålet og forhindrer dannelsen av vanskelig-å-fjerne sulfater (som CaSO₄) av oksygen- og svovelmiljøet, og skaper dermed en reduksjon av kalsium- og svovelreaksjonen.

Termodynamisk fordel:Elektrodepotensialet til kalsium er mye lavere enn for svovel, noe som sikrer at kalsium fortrinnsvis kombineres med svovel, noe som gjør avsvovlingsreaksjonen irreversibel.

(2) CaS-flotasjon og separasjon: Et nøkkeltrinn i avsvovling

Drivfaktorer for tetthetsforskjeller:CaS har en mye lavere tetthet enn smeltet stål, og viser naturlig nok en tendens til å flyte;

Forbedrende separasjonsfaktorer:Omrøring av smeltet stål akselererer CaS-partikkelaggregering, og øker flotasjonshastigheten med 2-3 ganger;

Slaggadsorpsjon:Etter flyting til overflaten av smeltet stål, adsorberes CaS av CaO-SiO₂-Al2O3-slagg og slippes ut med slagget, og fullfører avsvovlingen.

(3) Kvantifisering av avsvovlingseffekt og påvirkningsfaktorer

 Kjerneeffektdata:

Konvensjonell tilsetningsmengde (0,1 %-0,3 % av smeltet stålmasse):Kan redusere svovelinnholdet i smeltet stål fra 0,05% -0,08% til under 0,01%, og oppnå en avsvovlingshastighet på 80% -90%;
Høy-stålraffinering (tilleggsbeløp 0,3 %-0,5 % + LF-ovnsraffinering):Svovelinnholdet kan reduseres til under 0,005 % (ultra-stålstandard med lavt svovelinnhold), med en avsvovlingshastighet større enn eller lik 93 %.

 Viktige påvirkningsfaktorer:

Legeringssammensetning:En SiCa-legering med 30%-32% Ca og 60%-62% Si-innhold viser den beste avsvovlingseffektiviteten. For lavt kalsiuminnhold (<28%) will lead to a 15%-20% decrease in desulfurization rate.

Ståltemperatur:Avsvovlingsreaksjonshastigheten er raskest ved 1550-1600 grader. Under 1500 grader reduseres reaksjonseffektiviteten med 30%.

Oksygeninnhold:Når det opprinnelige oksygeninnholdet i det smeltede stålet er mindre enn eller lik 50 ppm, er avsvovlingshastigheten 25 % høyere enn når oksygeninnholdet er 80-100 ppm. Den deoksiderende effekten av silisium er avgjørende.

(1) Stålomformer (endelig avsvovling)

Applikasjonslogikk:

Lagt til i det senere stadiet av omformertapping, ved å utnytte den turbulente blandingen av smeltet stål for å i utgangspunktet redusere svovelinnholdet, og legge grunnlaget for påfølgende raffinering;

Prosessparametere:

Tilsetningsmengde 0,1%-0,2%, smeltet ståltemperatur 1600-1650 grader, argonrøring i 5-8 minutter under tapping, avsvovlingshastighet kan nå 70%-75%;

Egnede scenarier:

Innledende avsvovling av vanlig karbonstål og lavlegert stål, reduserer svovelinnholdet til 0,02%-0,03%.

(2) LF-ovnsraffinering (dyp avsvovling)

Applikasjonslogikk:

Under den reduserende atmosfæren til LF-ovnen kombineres silikonkalsiumlegering med slagg-dannende midler som kalk og fluoritt for å oppnå dyp avsvovling;

Prosessparametere:

Tilsetningsmengde 0,2%-0,5%, slaggbasitet kontrollert til 1,8-2,2, argonrøreintensitet 0,4-0,6 m/s, raffineringstid 30-40 minutter, svovelinnhold kan reduseres til under 0,005%;

Egnede scenarier:

Produksjon av stål med ultra-lavt svovelinnhold som for eksempel høylegert stål, rustfritt stål og lagerstål.

(3) Beskyttende støping for kontinuerlig støping (terminal avsvovling)

Applikasjonslogikk:

KalsiumSilisiumlegeringstråd (diameter 10-13 mm) mates inn i krystallisatoren gjennom en trådmater for å fjerne spormengder av gjenværende svovel i det smeltede stålet;

Prosessparametere:

Trådmatingshastighet 3-5 m/s, trådmatingsmengde 0,05%-0,1%, noe som kan redusere svovelinnholdet ytterligere til under 0,003%, og unngå varme sprø defekter i den kontinuerlig støpte barren.

(1) Utvalgslogikk: Match legeringskvalitet i henhold til stålkravene

(2) Forholdsregler for bruk

Tilleggsbeløpskontroll:

Excessive addition (>0,6 %) kan lett føre til for høyt kalsiuminnhold i det smeltede stålet, generere CaO-inneslutninger og påvirke slagfastheten til stålet (reduserende med 10 %-15 %).

Tidspunkt for tillegg:

Begynn å tilsette når omformeren har tappet 1/3 av stålet for å unngå for tidlig tilsetning som kan forårsake kalsiumoksidasjon (kalsiumforbrenningshastigheten-øker fra 10 %-15 % til over 30 %).

Lagringsbeskyttelse:

Oppbevares i et tørt, forseglet miljø for å unngå fuktighetsoksidasjon (genererer Ca(OH)₂, reduserer avsvovlingsaktiviteten). Lagringstiden bør ikke overstige 6 måneder.

Sikkerhetsbeskyttelse:

Kalsium er brannfarlig. Hold deg unna åpen ild under tilsetning og bruk et tørt pulver brannslukningsapparat for å forhindre at legeringspartikler spruter og forårsaker brann.

Komposittbehandling:Utvikler komposittavsvovlingsmidler av "silisium-kalsium-barium" og "silisium-kalsium-aluminium." Barium og aluminium kan ytterligere forbedre utnyttelsesgraden av kalsium (fra 60%-70% til over 80%), og øke avsvovlingshastigheten med 5%-10%.

Raffinert behandling:Tilpasse sammensetninger for ulike stålkvaliteter (som for eksempel ultra-silisiumlegeringer med lavt{1}}aluminium-kalsiumlegering og lav-svovelsilisium-kalsiumlegeringer) for å møte de strenge kravene til urenheter i høy-stål.

Grønn prosessering:Bruk av grønn elektrisitet for å smelte silisiumkalsiumlegeringer, redusere karbonutslipp og optimalisere produksjonsprosesser for å redusere innholdet av skadelige urenheter (som P og S) i legeringen.