Hợp kim canxi silic (CaSi)là một chất tinh chế composite hiệu quả cao trong ngành luyện kim. Thông qua tác dụng hiệp đồng của silicon (Si) và canxi (Ca), nó đạt được khả năng khử oxy, khử lưu huỳnh và biến đổi bao gồm sâu, xác định trực tiếp độ tinh khiết của thép nóng chảy và hiệu suất tổng thể của thép. Nó là vật liệu phụ trợ cốt lõi trong sản xuất thép từ trung cấp-đến{3}}cao cấp{4}}.
Ưu điểm cốt lõi:Hiệu quả khử oxy và khử lưu huỳnh cao, hiệu quả biến đổi hòa nhập tuyệt vời; có thể đạt được quá trình tinh luyện sâu chỉ với việc bổ sung 0,2%-0,5% mỗi tấn thép, khiến nó trở thành tác nhân tinh chế hỗn hợp được ưa chuộng để sản xuất thép cao cấp.
Hình thức và bao bì:Khối (thích hợp cho việc tinh chế muôi),bột silicon canxi/dây có lõi (thích hợp cho quá trình đúc liên tục), được đóng gói trong các thùng sắt hoặc túi tấn chống ẩm; vận chuyển quốc tế yêu cầu niêm phong để ngăn chặn quá trình oxy hóa.
Nguyên lý khử oxy và tác dụng định lượng của hợp kim canxi silic
(1) Cơ chế khử oxy cốt lõi: Silicon-Sức mạnh tổng hợp canxi, thanh lọc sâu
Khử oxy cơ bản của silicon:
Nguyên tắc phản ứng:Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe (tự phát trong thép nóng chảy ở nhiệt độ 1500-1600 độ ), SiO₂ có mật độ thấp hơn nhiều so với thép nóng chảy và dễ nổi lên tạo thành xỉ;
Ưu điểm chính:Quá trình khử oxy ở mức độ nhẹ sẽ tránh được sự sôi mạnh của thép nóng chảy và SiO₂ được tạo ra có thể tạo thành các thể vùi hỗn hợp có điểm nóng chảy-{1}}thấp với các oxit khác (chẳng hạn như CaO・SiO₂), cải thiện hơn nữa hiệu quả phân tách.
Tăng cường khử oxy bằng canxi:
Nguyên tắc phản ứng:2Ca + O₂ → 2CaO, Ca + Al₂O₃ → CaO・Al₂O₃. Canxi có ái lực với oxy mạnh hơn silicon và nhôm, loại bỏ lượng oxy dư trong thép nóng chảy đồng thời biến đổi các tạp chất Al₂O₃ cứng và giòn.
Vai trò duy nhất:Các bong bóng hình thành do sự bay hơi của canxi sẽ khuấy động thép nóng chảy, thúc đẩy sự va chạm và nổi của các tạp chất, do đó cải thiện tính đồng nhất của quá trình khử oxy.
Tác dụng khử oxy tổng hợp:
Silicon đầu tiên làm giảm hàm lượng oxy trong thép nóng chảy, tạo điều kiện cho quá trình khử oxy của canxi. Ca₂SiO₄ thu được và các hợp chất tổng hợp khác nâng cao hơn nữa hiệu quả khử oxy, cải thiện hiệu suất này thêm 30%-40% so với quá trình khử oxy bằng silicon hoặc canxi đơn lẻ.
Hiệu ứng định lượng theo kịch bản
| Loại thép | Lượng bổ sung hợp kim CaSi | Hàm lượng oxy ban đầu (ppm) | Hàm lượng oxy sau khi tinh chế (ppm) | Hiệu quả khử oxy |
|---|---|---|---|---|
| Thép carbon thông thường (Q235) | 0.2%-0.3% | 80-100 | 40-50 | 45%-60% |
| Thép cường độ cao-hợp kim thấp{1}}(Q355) | 0.3%-0.4% | 90-110 | 35-45 | 55%-68% |
| Thép không gỉ(304) | 0.4%-0.5% | 100-120 | 25-35 | 65%-79% |
| Thép kết cấu hợp kim (40Cr) | 0.3%-0.4% | 85-105 | 30-40 | 58%-71% |
Nguyên lý khử lưu huỳnh và tác dụng định lượng của hợp kim canxi silic
(1) Cơ chế khử lưu huỳnh cốt lõi: Canxi là yếu tố chiếm ưu thế, Silicon là yếu tố đồng{1}}phụ trợ
Canxi-Khử lưu huỳnh chiếm ưu thế:
Nguyên tắc phản ứng:Ca + FeS → CaS + Fe (tốt nhất là trong thép nóng chảy), CaS có nhiệt độ nóng chảy 2450 độ, không tan trong thép nóng chảy, kết tủa dưới dạng hạt rắn và nổi lên xỉ;
Ưu điểm chính:Canxi có ái lực rất mạnh với lưu huỳnh, khả năng khử lưu huỳnh gấp 5-10 lần mangan, làm giảm hàm lượng lưu huỳnh trong thép nóng chảy xuống dưới 0,01%.
Vai trò phụ trợ của Silicon:
Giảm sức căng bề mặt của thép nóng chảy, thúc đẩy sự va chạm và kết tụ của các hạt CaS, đồng thời tăng tốc độ nổi và tách của chúng;
Giảm hàm lượng oxy trong thép nóng chảy trong quá trình khử oxy, giảm sự can thiệp của oxy vào phản ứng khử lưu huỳnh (tránh tạo ra SO₂) và cải thiện tốc độ chuyển đổi của phản ứng khử lưu huỳnh.
(2) Tác động định lượng theo kịch bản
| Loại thép | Lượng bổ sung hợp kim SiCa | Hàm lượng lưu huỳnh ban đầu (%) | Hàm lượng lưu huỳnh sau khi tinh chế (%) | Hiệu quả khử lưu huỳnh | Giá trị cốt lõi |
|---|---|---|---|---|---|
| Thép carbon thông thường (Q235) | 0.2%-0.3% | 0.03-0.05 | 0.015-0.025 | 30%-50% | Tránh giòn nhiệt |
| Thép cường độ cao-hợp kim thấp{1}}(Q355) | 0.3%-0.4% | 0.02-0.04 | 0.008-0.015 | 55%-70% | Cải thiện khả năng hàn |
| Thép không gỉ(304) | 0.4%-0.5% | 0.015-0.03 | 0.003-0.008 | 70%-85% | Tăng cường khả năng chống ăn mòn |
| Thép chống mài mòn-(NM450) | 0.3%-0.4% | 0.02-0.04 | 0.006-0.012 | 65%-80% | Cải thiện khả năng chống mài mòn |
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu quả khử oxy và khử lưu huỳnh và kiểm soát thực tế
Nhiệt độ thép:Nhiệt độ phản ứng tối ưu là 1500-1600 độ. Nếu nhiệt độ quá thấp (<1450℃), the reaction rate decreases; if the temperature is too high (>1650 độ), sự mất mát canxi do bay hơi tăng lên.
Phương pháp bổ sung:Phương pháp cấp dây (dây lõi canxi silicon) được sử dụng trong quá trình tinh chế bằng muôi. Độ đồng đều của việc bổ sung là tốt, hiệu suất khử oxy và khử lưu huỳnh cao hơn 15% -20% so với cho ăn trực tiếp.
Hàm lượng oxy và lưu huỳnh ban đầu trong thép:Khi hàm lượng oxy và lưu huỳnh quá cao, lượng bổ sung phải được tăng lên một cách thích hợp hoặc bổ sung theo từng giai đoạn để tránh phản ứng không đủ.
