I øseraffineringsprosesser,kalsium silisium legeringerer en av de viktigste kompositttilsetningene. De utfører samtidig tre hovedoppgaver: deoksidering, avsvovling og inkluderingsmodifisering, noe som gjør dem til et uunnværlig materiale for å produsere rent stål av høy-kvalitet.
Men selv med samme kvalitet av silisiumkalsiumlegering, kan det eksistere betydelige forskjeller i behandlingseffekter mellom forskjellige batcher. Grunnårsaken til denne forskjellen ligger ofte ikke i variasjoner i driftsprosessen, men i sammensetningsstabiliteten til selve CaSi-legeringen,-spesielt svingninger i kalsium- og silisiuminnhold. Kalsium er det mest reaktive deoksiderende elementet, og selv små endringer i innholdet kan forårsake betydelige endringer i stålbehandlingseffekter.
De doble fordelene med sica-legeringer kommer fra den synergistiske effekten av kalsium og silisium, der hver har sin egen vekt på funksjon:
| Elementer | Kjernefunksjoner | Virkningsmekanisme |
| Kalsium (Ca) | Sterk deoksidering, avsvovling og inkluderingsdenaturering | Den har en sterk affinitet for oksygen og svovel, og danner CaO og CaS, og omdanner dermed Al₂O₃ til lav-smeltepunkt-kalsiumaluminat. |
| Silisium (Si) | Grunnleggende deoksidering og prosessering av bærerelementer | Den utfører først foreløpig deoksidering, samtidig som den senker damptrykket til kalsium, og øker dermed kalsiumutbyttet. |
Kalsium i kalsium silisiumlegeringer
1. Deoksidasjonskapasitet: Kvantitativt forhold mellom kalsiuminnhold og deoksidasjonseffektivitet
Kalsiums deoksidasjonskapasitet er langt overlegen silisiums. Studier har vist at kalsiums oksygenaffinitet er omtrent 30 % høyere enn for silisium. Kalsiuminnholdet bestemmer direkte legeringens deoksidasjonseffektivitet.
| Kalsiuminnholdstyper | Omfang | Deoksygeneringsegenskaper | Gjeldende scenarier |
| Høy kalsiumtype |
Ca Større enn eller lik 31 % |
Sterk deoksidasjonsevne, raskt reduserer oksygeninnholdet i smeltet stål og danner lav-smeltepunkt-kalsiumaluminatinneslutninger. | Høy-rent stål, bilstål, lagerstål |
| Middels kalsiumtype |
Ca 24 %–28 % |
Moderat deoksidasjonsevne, god generell ytelse. | Konvensjonelt høy-kvalitetsstål, konstruksjonsstål |
| Lav kalsiumtype |
Ca Mindre enn eller lik 20 % |
Begrenset deoksidasjonsevne, hovedsakelig brukt som et ekstra silisiumdeoksidasjonsmiddel. | Vanlig stål, støpejern |
2. Inkluderingsmodifikasjonseffekt
En av kjerneverdiene til silisiumkalsiumlegeringer er modifikasjonen av høyt-smeltepunkt-Al₂O₃-inneslutninger til lav-smeltepunkt-kalsiumaluminater, og forbedrer derved fluiditeten til smeltet stål og egenskapene til stålet.
| Ca/Si-forhold | Inkluderingsmorfologi | Behandlingsresultater | Fare for knutedannelse ved innløpet |
| < 0.5 (insufficient calcium) | Høyt-smeltepunkt-Al₂O₃-inneslutninger (smeltepunkt 2050 grader) | Ufullstendig denaturering; inneslutninger forblir solide. | Høy risiko |
|
0.5-0.8 |
Delvis modifisert | moderate resultater; fluktuasjoner observert. | Middels risiko |
| Større enn eller lik 0,8 (tilstrekkelig kalsium) | Flytende kalsiumaluminat (lavt smeltepunkt) | Inneslutninger fullstendig denaturert; lett flytende og fjernet. | Lav risiko |
3. Negative effekter av for høyt kalsiuminnhold
Det er viktig å merke seg at mer kalsium ikke nødvendigvis er bedre. For høyt kalsiuminnhold kan føre til nye problemer:
| Problemtyper | Spesifikke manifestasjoner | Mekanisme Forklaring |
| Kokepunktbegrensning | Kalsiumkokepunktet er bare 1484 grader, lavere enn temperaturen til smeltet stål. | Overskudd av kalsium vil fordampe voldsomt, noe som får smeltet stål til å sprute. |
| Redusert utbytte | Kalsiumutbytte i bulklegeringer er bare 20%-30%. | Kalsium slipper ut som damp, noe som resulterer i lav utnyttelse. |
| Langsommere oppløsning | Smeltepunktet for høy-kalsiumlegeringer øker (1100 grader →1300 grader). | Fullstendig oppløsningstid forlenges fra 3-5 minutter til 8-10 minutter. |
| Sløsing med ressurser | Tap av kalsiumelementer med høy-valens. | Økonomisk effektivitet reduseres. |
Prosessanbefaling:Det anbefales å brukekjernetrådfôringsprosess i stedet for direkte tilførsel av blokklegering, noe som kan øke kalsiumutvinningsgraden fra 20%-30% til 40%-50%.
Silisium i CaSi-legeringer
1. Silisiums "Carrier"-funksjon
Silisium i silisium-kalsiumlegeringer utfører ikke bare grunnleggende deoksidering, men spiller også en avgjørende rolle-og fungerer som en "bærer" for kalsium. Rent kalsium har ekstremt høyt damptrykk ved temperaturer av smeltet stål, noe som gjør det vanskelig å tilsette effektivt; men etter å ha dannet en legering med silisium, reduseres aktiviteten til kalsium, slik at det kan løse seg stabilt i smeltet stål og utøve sin deoksiderende effekt.
2. Den omfattende innvirkningen av Ca/Si-forholdet på stålbehandlingseffekter
Med tanke på kalsium og silisium som et synergistisk system, er deres forhold (Ca/Si) en viktigere prosessparameter enn innholdet av et enkelt element:
| Ca/Si-forholdsområde | Deoksygeneringseffekt | Inkluderingskontroll | Kontinuerlig casting ytelse | Stålkvalitet |
|
< 0.4 (Severe calcium deficiency) |
Fattig | Al2O3-inneslutninger: udenaturert | Alvorlig dysetilstopping | Betydelig anisotropi |
|
0,4-0,6 (Utilstrekkelig kalsium) |
Gjennomsnittlig | delvis denaturert | Intermitterende tilstopping | Store ytelsessvingninger |
|
0,6–0,8 (bra) |
God | fullstendig denaturert | I utgangspunktet stabil | Stabil ytelse |
|
0,8–1,0 (optimal) |
Glimrende | fullstendig flytende | Jevn drift | Utmerket kvalitet |
|
>1,0 (overskudd av kalsium) |
Utmerket, men bortkastet | stabil effekt | Jevn drift, men høy kostnad | God kvalitet, men dårlig økonomisk effektivitet |
For stålprodusenter er valg av leverandør av kalsiumsilisiumlegeringer med stabil sammensetning ikke bare en anskaffelsesbeslutning, men også en strategisk investering i kvalitetskontroll. Bare når kalsium- og silisiuminnholdet i hver batch av silisium-kalsiumlegering forblir stabil innenfor målområdet, kan prosessingeniører etablere en pålitelig prosessmodell som muliggjør forutsigbare, reproduserbare og optimaliserbare stålbehandlingsresultater.
