Zliatina vápnika a kremíka (CaSi)je vysoko účinný kompozitný rafinačný prostriedok v metalurgickom priemysle. Prostredníctvom synergického účinku kremíka (Si) a vápnika (Ca) dosahuje hlbokú deoxidáciu, odsírenie a modifikáciu inklúzií, priamo určujúce čistotu roztavenej ocele a celkový výkon ocele. Ide o základný pomocný materiál pri výrobe strednej-až{3}}vysokej- ocele.
Hlavné výhody:Vysoká účinnosť deoxidácie a odsírenia, vynikajúci účinok modifikácie inklúzie; hĺbkovú rafináciu možno dosiahnuť pridaním iba 0,2 %-0,5 % na tonu ocele, čo z nej robí preferované kompozitné rafinačné činidlo pre výrobu ocele vyššej triedy.
Forma a balenie:Bloky (vhodné na rafináciu panvy),vápenatý a kremíkový prášok/plný drôt (vhodný pre procesy kontinuálneho odlievania), balený v železných sudoch odolných proti vlhkosti- alebo tonových vreciach; medzinárodná preprava vyžaduje tesnenie, aby sa zabránilo oxidácii.
Princíp deoxidácie a kvantitatívny účinok zliatiny kremíka a vápnika
(1) Mechanizmus deoxidácie jadra: kremík-synergia vápnika, hĺbkové čistenie
Základná deoxidácia kremíka:
Princíp reakcie:Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe (samovoľné v roztavenej oceli pri 1500 – 1600 stupňoch), SiO₂ má oveľa nižšiu hustotu ako roztavená oceľ a ľahko pláva a vytvára trosku;
Kľúčové výhody:Mierna deoxidácia zabraňuje prudkému varu roztavenej ocele a generovaný SiO₂ môže vytvárať kompozitné inklúzie s nízkym -bodom topenia{1}} s inými oxidmi (ako je CaO・SiO₂), čím sa ďalej zlepšuje účinnosť separácie.
Zvýšená deoxidácia vápnikom:
Princíp reakcie:2Ca + O₂ -> 2CaO, Ca + Al2O3 -> CaO・Al₂O3. Vápnik má silnejšiu afinitu ku kyslíku ako kremík a hliník, odstraňuje stopové množstvá zvyškového kyslíka v roztavenej oceli a zároveň upravuje tvrdé a krehké inklúzie Al2O3.
Jedinečná rola:Bubliny vytvorené prchaním vápnika miešajú roztavenú oceľ, podporujú kolíziu a flotáciu inklúzií, čím zlepšujú rovnomernosť dezoxidácie.
Synergický deoxidačný účinok:
Kremík najskôr znižuje obsah kyslíka v roztavenej oceli, čím sa vytvárajú podmienky na deoxidáciu vápnika. Výsledný Ca2SiO4 a ďalšie kompozitné zlúčeniny ďalej zvyšujú účinnosť deoxidácie a zlepšujú ju o 30 % až 40 % v porovnaní s deoxidáciou jedného kremíka alebo vápnika.
Kvantitatívne efekty podľa scenára
| Oceľový typ | Pridané množstvo zliatiny CaSi | Počiatočný obsah kyslíka (ppm) | Obsah kyslíka po rafinácii (ppm) | Účinnosť deoxidácie |
|---|---|---|---|---|
| Obyčajná uhlíková oceľ (Q235) | 0.2%-0.3% | 80-100 | 40-50 | 45%-60% |
| Nízko{0}}legovaná vysokopevná-oceľ (Q355) | 0.3%-0.4% | 90-110 | 35-45 | 55%-68% |
| Nehrdzavejúca oceľ (304) | 0.4%-0.5% | 100-120 | 25-35 | 65%-79% |
| Legovaná konštrukčná oceľ (40Cr) | 0.3%-0.4% | 85-105 | 30-40 | 58%-71% |
Princíp odsírenia a kvantitatívne účinky zliatiny kremíka a vápnika
(1) Mechanizmus odsírenia jadra: vápnik ako dominantný faktor, kremík ako pomocný ko-faktor
Vápnikové-dominantné odsírenie:
Princíp reakcie:Ca + FeS → CaS + Fe (najlepšie v roztavenej oceli), CaS má teplotu topenia 2450 stupňov, je nerozpustný v roztavenej oceli, vyzráža sa ako pevné častice a pláva na troske;
Kľúčové výhody:Vápnik má veľmi silnú afinitu k síre a jeho odsírovacia kapacita je 5-10 krát väčšia ako mangán, čím sa znižuje obsah síry v roztavenej oceli pod 0,01 %.
Pomocná úloha kremíka:
Znižuje povrchové napätie roztavenej ocele, podporuje kolíziu a agregáciu častíc CaS a urýchľuje ich plávanie a separáciu;
Znižuje obsah kyslíka v roztavenej oceli počas dezoxidácie, znižuje interferenciu kyslíka s odsírovacou reakciou (zabránenie vzniku SO₂) a zlepšuje rýchlosť konverzie odsírovacej reakcie.
(2) Kvantitatívne účinky podľa scenára
| Oceľový typ | Pridané množstvo zliatiny SiCa | Počiatočný obsah síry (%) | Obsah síry po rafinácii (%) | Účinnosť odsírenia | Základná hodnota |
|---|---|---|---|---|---|
| Obyčajná uhlíková oceľ (Q235) | 0.2%-0.3% | 0.03-0.05 | 0.015-0.025 | 30%-50% | Vyhnite sa tepelnej krehkosti |
| Nízko{0}}legovaná vysokopevná-oceľ (Q355) | 0.3%-0.4% | 0.02-0.04 | 0.008-0.015 | 55%-70% | Zlepšite zvárateľnosť |
| Nehrdzavejúca oceľ (304) | 0.4%-0.5% | 0.015-0.03 | 0.003-0.008 | 70%-85% | Zvýšte odolnosť proti korózii |
| Oceľ odolná-opotrebeniu (NM450) | 0.3%-0.4% | 0.02-0.04 | 0.006-0.012 | 65%-80% | Zlepšite odolnosť proti opotrebovaniu |
Kľúčové faktory ovplyvňujúce účinky deoxidácie a odsírenia a praktickú kontrolu
Teplota ocele:Optimálna reakčná teplota je 1500-1600 stupňov. Ak je teplota príliš nízka (<1450℃), the reaction rate decreases; if the temperature is too high (>1650 stupňov), zvyšuje sa strata prchavosťou vápnika.
Spôsob pridávania:Spôsob podávania drôtu (drôt z vápnika a kremíka) sa používa pri rafinácii v panve. Rovnomernosť pridávania je dobrá a účinnosť dezoxidácie a odsírenia je o 15 % až 20 % vyššia ako pri priamom dávkovaní.
Počiatočný obsah kyslíka a síry v oceli:Ak je obsah kyslíka a síry príliš vysoký, malo by sa pridané množstvo primerane zvýšiť alebo pridávať postupne, aby sa zabránilo nedostatočnej reakcii.
