Kalsiumsilisiumlegering (CaSi)er et svært effektivt komposittraffineringsmiddel i metallurgisk industri. Gjennom den synergistiske effekten av silisium (Si) og kalsium (Ca), oppnår den dyp deoksidering, avsvovling og inkluderingsmodifikasjon, som direkte bestemmer renheten til smeltet stål og den generelle ytelsen til stålet. Det er et kjernehjelpemateriale i produksjon av middels-til-høy-stål.
Kjernefordeler:Høy deoksidasjons- og avsvovlingseffektivitet, utmerket inkluderingsmodifikasjonseffekt; dyp raffinering kan oppnås med et tillegg på bare 0,2 %-0,5 % per tonn stål, noe som gjør det til det foretrukne komposittraffineringsmiddelet for avansert stålproduksjon.
Skjema og emballasje:Blokker (egnet for øseraffinering),kalsium silisium pulver/kjernetråd (egnet for kontinuerlige støpeprosesser), pakket i fuktighetssikre jerntromler eller tonnposer; internasjonal transport krever forsegling for å forhindre oksidasjon.
Deoksidasjonsprinsipp og kvantitativ effekt av silisiumkalsiumlegering
(1) Kjernedeoksidasjonsmekanisme: silisium-kalsiumsynergi, dyprensing
Grunnleggende deoksidering av silisium:
Reaksjonsprinsipp:Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe (spontant i smeltet stål ved 1500-1600 grader), SiO₂ har en mye lavere tetthet enn smeltet stål og flyter lett for å danne slagg;
Viktige fordeler:Mild deoksidering unngår voldsom koking av smeltet stål, og den genererte SiO₂ kan danne lav-smeltepunkt-komposittinneslutninger med andre oksider (som CaO・SiO₂), noe som ytterligere forbedrer separasjonseffektiviteten.
Forbedret deoksidering av kalsium:
Reaksjonsprinsipp:2Ca + O2 → 2CaO, Ca + Al2O3 → CaO・Al2O3. Kalsium har en sterkere affinitet for oksygen enn silisium og aluminium, og fjerner spormengder av gjenværende oksygen i smeltet stål mens det modifiserer harde og sprø Al₂O3-inneslutninger.
Unik rolle:Boblene som dannes ved kalsiumfordampning rører i det smeltede stålet, og fremmer kollisjon og flotasjon av inneslutninger, og forbedrer dermed deoksidasjonsensartetheten.
Synergistisk deoksidasjonseffekt:
Silisium reduserer først oksygeninnholdet i det smeltede stålet, og skaper betingelser for kalsiumdeoksidering. Den resulterende Ca₂SiO4 og andre komposittforbindelser forbedrer deoksidasjonseffektiviteten ytterligere, og forbedrer den med 30%-40% sammenlignet med enkelt silisium- eller kalsiumdeoksidering.
Kvantitative effekter etter scenario
| Stål type | Tilsetningsmengde av CaSi-legering | Opprinnelig oksygeninnhold (ppm) | Oksygeninnhold etter raffinering (ppm) | Deoksidasjonseffektivitet |
|---|---|---|---|---|
| Vanlig karbonstål (Q235) | 0.2%-0.3% | 80-100 | 40-50 | 45%-60% |
| Lav-legert høy-fast stål (Q355) | 0.3%-0.4% | 90-110 | 35-45 | 55%-68% |
| Rustfritt stål (304) | 0.4%-0.5% | 100-120 | 25-35 | 65%-79% |
| Legert konstruksjonsstål (40Cr) | 0.3%-0.4% | 85-105 | 30-40 | 58%-71% |
Avsvovlingsprinsipp og kvantitative effekter av silisiumkalsiumlegering
(1) Kjerneavsvovlingsmekanisme: kalsium som dominerende faktor, silisium som hjelpeko-faktor
Kalsium-Dominant avsvovling:
Reaksjonsprinsipp:Ca + FeS → CaS + Fe (fortrinnsvis i smeltet stål), CaS har et smeltepunkt på 2450 grader, er uløselig i smeltet stål, feller ut som faste partikler og flyter til slagget;
Viktige fordeler:Kalsium har en veldig sterk affinitet for svovel, og avsvovlingskapasiteten er 5-10 ganger større enn mangan, noe som reduserer svovelinnholdet i smeltet stål til under 0,01%.
Silisiums hjelperolle:
Reduserer overflatespenningen til smeltet stål, fremmer kollisjon og aggregering av CaS-partikler, og akselererer deres flyting og separasjon;
Reduserer oksygeninnholdet i smeltet stål under deoksidering, reduserer forstyrrelsen av oksygen på avsvovlingsreaksjonen (unngår dannelse av SO2), og forbedrer konverteringshastigheten til avsvovlingsreaksjonen.
(2) Kvantitative effekter etter scenario
| Stål type | SiCa legering tilleggsmengde | Innledende svovelinnhold (%) | Svovelinnhold etter raffinering (%) | Avsvovlingseffektivitet | Kjerneverdi |
|---|---|---|---|---|---|
| Vanlig karbonstål (Q235) | 0.2%-0.3% | 0.03-0.05 | 0.015-0.025 | 30%-50% | Unngå termisk sprøhet |
| Lav-legert høy-fast stål (Q355) | 0.3%-0.4% | 0.02-0.04 | 0.008-0.015 | 55%-70% | Forbedre sveisbarheten |
| Rustfritt stål (304) | 0.4%-0.5% | 0.015-0.03 | 0.003-0.008 | 70%-85% | Forbedre korrosjonsbestandigheten |
| Slitasjebestandig-stål (NM450) | 0.3%-0.4% | 0.02-0.04 | 0.006-0.012 | 65%-80% | Forbedre slitestyrken |
Nøkkelfaktorer som påvirker deoksidasjons- og avsvovlingseffekter og praktisk kontroll
Ståltemperatur:Den optimale reaksjonstemperaturen er 1500-1600 grader. Hvis temperaturen er for lav (<1450℃), the reaction rate decreases; if the temperature is too high (>1650 grader), øker kalsiumfordampningstapet.
Tilleggsmetode:Trådmatingsmetoden (kalsium silisium kjernetråd) brukes i øseraffinering. Tilsetningsensartetheten er god, og deoksidasjons- og avsvovlingseffektiviteten er 15% -20% høyere enn for direkte tilførsel.
Opprinnelig oksygen- og svovelinnhold i stålet:Når oksygen- og svovelinnholdet er for høyt, bør mengden som tilsettes økes passende eller tilsettes trinnvis for å unngå utilstrekkelig reaksjon.
