Кальциево-кремниевый сплав (CaSi)является высокоэффективным композиционным рафинирующим агентом в металлургической промышленности. Благодаря синергетическому эффекту кремния (Si) и кальция (Ca) достигается глубокое раскисление, десульфурация и модификация включений, напрямую определяющие чистоту расплавленной стали и общие характеристики стали. Это основной вспомогательный материал при производстве стали среднего---высокого-класса.
Основные преимущества:Высокая эффективность раскисления и десульфурации, отличный эффект модификации включений; глубокая очистка может быть достигнута добавлением всего лишь 0,2%-0,5% на тонну стали, что делает его предпочтительным композитным рафинирующим агентом для производства высококачественной стали.
Форма и упаковка:Блоки (подходят для ковшового рафинирования),кальций-кремниевый порошок/порошковая проволока (подходящая для процессов непрерывного литья), упакованная во влаго-железные барабаны или тонные мешки; международные перевозки требуют герметизации для предотвращения окисления.
Принцип раскисления и количественный эффект кремний-кальциевого сплава
(1) Механизм раскисления ядра: синергия кремния-кальция, глубокая очистка
Основное раскисление кремния:
Принцип реакции:Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe (самопроизвольно возникает в расплавленной стали при температуре 1500–1600 градусов), SiO₂ имеет гораздо меньшую плотность, чем расплавленная сталь, и легко всплывает с образованием шлака;
Ключевые преимущества:Мягкое раскисление позволяет избежать бурного кипения расплавленной стали, а образовавшийся SiO₂ может образовывать композиционные включения с низкой-точкой плавления-с другими оксидами (такими как CaO・SiO₂), что еще больше повышает эффективность разделения.
Усиленное раскисление кальцием:
Принцип реакции:2Ca + O₂ → 2CaO, Ca + Al₂O₃ → CaO・Al₂O₃. Кальций имеет более сильное сродство к кислороду, чем кремний и алюминий, удаляя следовые количества остаточного кислорода в расплавленной стали и одновременно модифицируя твердые и хрупкие включения Al₂O₃.
Уникальная роль:Пузырьки, образующиеся в результате улетучивания кальция, перемешивают расплавленную сталь, способствуя столкновению и флотации включений, тем самым улучшая однородность раскисления.
Синергетический эффект раскисления:
Кремний сначала снижает содержание кислорода в расплавленной стали, создавая условия для раскисления кальция. Полученные Ca₂SiO₄ и другие композиционные соединения дополнительно повышают эффективность раскисления, улучшая ее на 30–40 % по сравнению с раскислением одного кремния или кальция.
Количественные эффекты по сценариям
| Тип стали | Количество добавки сплава CaSi | Начальное содержание кислорода (ppm) | Содержание кислорода после рафинирования (ppm) | Эффективность раскисления |
|---|---|---|---|---|
| Обычная углеродистая сталь (Q235) | 0.2%-0.3% | 80-100 | 40-50 | 45%-60% |
| Низко-легированная высокопрочная-сталь (Q355) | 0.3%-0.4% | 90-110 | 35-45 | 55%-68% |
| Нержавеющая сталь(304) | 0.4%-0.5% | 100-120 | 25-35 | 65%-79% |
| Легированная конструкционная сталь (40Cr) | 0.3%-0.4% | 85-105 | 30-40 | 58%-71% |
Принцип десульфурации и количественные эффекты кремниево-кальциевого сплава
(1) Механизм десульфурации активной зоны: кальций как доминирующий фактор, кремний как вспомогательный ко-фактор
Преобладающая десульфурация кальция-:
Принцип реакции:Ca+FeS → CaS+Fe (предпочтительно в расплавленной стали), CaS имеет температуру плавления 2450 градусов, нерастворим в расплавленной стали, выпадает в осадок в виде твердых частиц и всплывает в шлак;
Ключевые преимущества:Кальций имеет очень сильное сродство к сере, а его способность к десульфуризации в 5-10 раз выше, чем у марганца, что снижает содержание серы в расплавленной стали до уровня ниже 0,01%.
Вспомогательная роль кремния:
Снижает поверхностное натяжение расплавленной стали, способствует столкновению и агрегации частиц CaS, ускоряет их всплывание и разделение;
Снижает содержание кислорода в расплавленной стали во время раскисления, уменьшая влияние кислорода на реакцию десульфурации (избегая образования SO₂) и улучшая скорость конверсии реакции десульфурации.
(2) Количественные эффекты по сценариям
| Тип стали | Количество добавки сплава SiCa | Начальное содержание серы (%) | Содержание серы после рафинирования (%) | Эффективность десульфурации | Основная ценность |
|---|---|---|---|---|---|
| Обычная углеродистая сталь (Q235) | 0.2%-0.3% | 0.03-0.05 | 0.015-0.025 | 30%-50% | Избегайте термической хрупкости |
| Низко-легированная высокопрочная-сталь (Q355) | 0.3%-0.4% | 0.02-0.04 | 0.008-0.015 | 55%-70% | Улучшение свариваемости |
| Нержавеющая сталь(304) | 0.4%-0.5% | 0.015-0.03 | 0.003-0.008 | 70%-85% | Повышение коррозионной стойкости |
| Износостойкая-сталь (NM450) | 0.3%-0.4% | 0.02-0.04 | 0.006-0.012 | 65%-80% | Улучшить износостойкость |
Ключевые факторы, влияющие на эффекты раскисления и десульфурации, и практический контроль
Температура стали:Оптимальная температура реакции 1500-1600 градусов. Если температура слишком низкая (<1450℃), the reaction rate decreases; if the temperature is too high (>1650 градусов), потери кальция от улетучивания увеличиваются.
Метод добавления:Способ подачи проволоки (кальциево-кремниевая порошковая проволока) используется при ковшовом рафинировании. Равномерность добавления хорошая, а эффективность раскисления и десульфурации на 15-20% выше, чем при прямой подаче.
Исходное содержание кислорода и серы в стали:Если содержание кислорода и серы слишком велико, добавляемое количество следует соответствующим образом увеличить или добавлять поэтапно, чтобы избежать недостаточной реакции.
