Zliatiny vápnika a kremíkapoužívajú vápnik (Ca) a kremík (Si) ako základné zložky, pričom niektoré prvky bária a hliníka podporujú ich vysoko účinnú funkciu odsírenia:
Rozsah zloženia:Ca 28%-35%, Si 55%-65%, nečistoty Al Menej ako alebo rovné 2,0%, S Menej ako alebo rovné 0,04%, P Menej ako alebo rovné 0,04%;
Fyzikálne vlastnosti:Teplota topenia 1250-1350 stupňov, hustota 2,5-2,8 g/cm³, v kusovej (5-30 mm) alebo granulovanej (1-10 mm) forme, so silnou chemickou aktivitou pri vysokých teplotách;
Hlavné výhody:Kapacita odsírenia vápnika ďaleko prevyšuje schopnosť mangánu a železa, zatiaľ čo deoxidačný účinok kremíka optimalizuje prostredie odsírenia, čím sa dosiahne synergický efekt „odsírenie + deoxidácia“.
Hlavný mechanizmus odsírenia pri výrobe ocele z kremíkovej vápenatej zliatiny
(1) Vápnik-sírna chemická reakcia: základný základ odsírenia
Hlavná reakcia:Ca + S → CaS, vytvorený CaS má teplotu topenia 2450 stupňov a rozpustnosť iba 0,0002 % (v roztavenej oceli), vďaka čomu je v roztavenej oceli takmer nerozpustný;
Synergická reakcia:Kremík reaguje s FeO v roztavenej oceli (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe), pričom znižuje obsah kyslíka v roztavenej oceli a zabraňuje tvorbe ťažko --odstrániteľných síranov (ako je CaSO₄) kyslíkom a sírou, čím sa vytvára redukčné prostredie pre reakciu vápnika-síry
Termodynamická výhoda:Elektródový potenciál vápnika je oveľa nižší ako potenciál síry, čo zaisťuje, že vápnik sa prednostne spája so sírou, čím je odsírovacia reakcia ireverzibilná.
(2) Flotácia a separácia CaS: Kľúčový krok v odsírovaní
Hnacie faktory rozdielu v hustote:CaS má oveľa nižšiu hustotu ako roztavená oceľ, prirodzene má tendenciu plávať;
Posilňujúce separačné faktory:Miešanie roztavenej ocele urýchľuje agregáciu častíc CaS a zvyšuje rýchlosť flotácie 2-3 krát;
Adsorpcia trosky:Po vyplávaní na povrch roztavenej ocele sa CaS adsorbuje troskou CaO-SiO₂-Al₂O₃ a vypúšťa sa spolu s troskou, čím sa dokončí odsírenie.
(3) Kvantifikácia účinku odsírenia a ovplyvňujúce faktory
Údaje o základných efektoch:
Bežné prídavné množstvo (0,1 % - 0,3 % roztavenej ocele):Môže znížiť obsah síry v roztavenej oceli z 0,05% - 0,08% na menej ako 0,01%, čím sa dosiahne miera odsírenia 80% -90%;
Špičková{0}}rafinácia ocele (prídavok 0,3 % – 0,5 % + rafinácia v peci LF):Obsah síry možno znížiť pod 0,005 % (štandard pre ultra-nízkosírovú oceľ) s mierou odsírenia vyššou alebo rovnou 93 %.
Kľúčové ovplyvňujúce faktory:
Zloženie zliatiny:Zliatina SiCa s obsahom 30 % - 32 % Ca a 60 % - 62 % Si vykazuje najlepšiu účinnosť odsírenia. Príliš nízky obsah vápnika (<28%) will lead to a 15%-20% decrease in desulfurization rate.
Teplota ocele:Rýchlosť odsírovacej reakcie je najrýchlejšia pri 1550-1600 stupňoch. Pod 1500 stupňov sa účinnosť reakcie znižuje o 30%.
Obsah kyslíka:Keď je počiatočný obsah kyslíka v roztavenej oceli menší alebo rovný 50 ppm, rýchlosť odsírenia je o 25 % vyššia, ako keď je obsah kyslíka 80 až 100 ppm. Rozhodujúci je deoxidačný účinok kremíka.
Aplikácia a adaptácia CaSi zliatiny v rôznych fázach výroby ocele
(1) Výroba konvertorovej ocele (konečné odsírenie)
Aplikačná logika:
Pridané v neskoršom štádiu odpichu v konvertore, využívajúce turbulentné miešanie roztavenej ocele na počiatočné zníženie obsahu síry, čím sa položil základ pre následnú rafináciu;
Parametre procesu:
Množstvo prídavku 0,1%-0,2%, teplota roztavenej ocele 1600-1650 stupňov, argónové miešanie počas 5-8 minút počas odpichu, rýchlosť odsírenia môže dosiahnuť 70%-75%;
Vhodné scenáre:
Počiatočné odsírenie bežnej uhlíkovej ocele a nízkolegovanej ocele, zníženie obsahu síry na 0,02% - 0,03%.
(2) Rafinácia LF pece (hlboká desulfurizácia)
Aplikačná logika:
V redukčnej atmosfére LF pece sa kremíkovo-vápenatá zliatina kombinuje s troskotvornými-činidlami, ako je vápno a fluorit, aby sa dosiahlo hlboké odsírenie;
Parametre procesu:
Množstvo prídavku 0,2 %-0,5 %, zásaditosť trosky kontrolovaná na 1,8-2,2, intenzita miešania argónu 0,4-0,6 m/s, čas rafinácie 30-40 minút, obsah síry možno znížiť pod 0,005 %;
Vhodné scenáre:
Výroba ocelí s ultra-nízkym obsahom síry, ako sú vysokokvalitná-legovaná oceľ, nehrdzavejúca oceľ a ložisková oceľ.
(3) Ochranné odlievanie kontinuálnym liatím (koncové odsírenie)
Aplikačná logika:
Drôt zo zliatiny vápnika a kremíka (priemer 10-13 mm) sa privádza do kryštalizátora cez podávač drôtu, aby sa odstránili stopové množstvá zvyškovej síry v roztavenej oceli;
Parametre procesu:
Rýchlosť podávania drôtu 3-5 m/s, množstvo podávania drôtu 0,05%-0,1%, čo môže ďalej znížiť obsah síry pod 0,003%, čím sa zabráni vzniku krehkých defektov v kontinuálne odlievanom predvalku.
Kontrolné body výberu a používania
(1) Logika výberu: Prispôsobte triedu zliatiny podľa požiadaviek na oceľ
| Oceľ triedy | Odporúčané triedy-zliatiny vápnika | Požiadavky na základné komponenty (Ca/Si) | Ciele odsírenia |
| Obyčajná uhlíková oceľ | CaSi3060 | 30%/60% | S Menšia alebo rovná 0,02 %, miera odsírenia väčšia alebo rovná 75 % |
| Nízkolegovaná oceľ | CaSi3262 | 32%/62% | S Menšia alebo rovná 0,01 %, miera odsírenia väčšia alebo rovná 85 % |
| Špičková-ultra{1}}oceľ s nízkym obsahom síry | CaSi3560 | 35%/60% | S Menšia alebo rovná 0,005 %, miera odsírenia väčšia alebo rovná 93 % |
(2) Bezpečnostné opatrenia pri používaní
Kontrola pridaného množstva:
Excessive addition (>0,6 %) môže ľahko viesť k nadmernému obsahu vápnika v roztavenej oceli, vytváraniu inklúzií CaO a ovplyvneniu rázovej húževnatosti ocele (zníženie o 10 % - 15 %).
Načasovanie pridania:
Začnite pridávať, keď konvertor odklepne 1/3 ocele, aby ste predišli predčasnému pridaniu, ktoré by mohlo spôsobiť oxidáciu vápnika (miera spaľovania vápnika- sa zvýši z 10 % – 15 % na viac ako 30 %).
Ochrana úložiska:
Skladujte v suchom, uzavretom prostredí, aby ste zabránili oxidácii vlhkosťou (vytvára Ca(OH)₂, čím sa znižuje odsírovacia aktivita). Doba skladovania by nemala presiahnuť 6 mesiacov.
Bezpečnostná ochrana:
Vápnik je horľavý. Počas pridávania držte mimo dosahu otvoreného ohňa a používajte suchý práškový hasiaci prístroj, aby ste zabránili rozstreknutiu častíc zliatiny a vzniku požiaru.
Priemyselné trendy: Inovatívne pokyny pre odsírenie zliatin vápnika a kremíka
Kompozitné spracovanie:Vývoj kompozitných odsírovacích činidiel „kremík{0}}vápnik{1}}bárium“ a „kremík-vápnik-hliník.“ Bárium a hliník môžu ďalej zlepšiť mieru využitia vápnika (zo 60 % – 70 % na viac ako 80 %), čím sa zvýši rýchlosť odsírenia o 5 % – 10 %.
Rafinované spracovanie:Prispôsobenie zloženia pre rôzne druhy ocelí (ako sú ultra{0}}nízke hliníkové kremíkové-zliatiny vápnika a nízko{2}}sírové kremíkové-zliatiny vápnika), aby sa splnili prísne požiadavky na nečistoty pre špičkové-ocele.
Zelené spracovanie:Využívanie zelenej elektriny na tavenie zliatin kremíka a vápnika, znižovanie emisií uhlíka a optimalizácia výrobných procesov na zníženie obsahu škodlivých nečistôt (ako je P a S) v zliatine.
