Các ứng dụng phổ biến của hợp kim canxi silic là gì?

Hợp kim canxi silicchủ yếu bao gồm canxi (Ca) và silicon (Si), với một số nguyên tố như bari và nhôm, hỗ trợ khả năng thích ứng của chúng với các ứng dụng khác nhau:

 Phạm vi thành phần:Ca 28%-35%, Si 55%-65%, tạp chất Al Nhỏ hơn hoặc bằng 2,0%, S Nhỏ hơn hoặc bằng 0,04%, P Nhỏ hơn hoặc bằng 0,04%
 Tính chất vật lý:Điểm nóng chảy 1250-1350 độ, mật độ 2,5-2,8 g/cm³, ở dạng cục (5-30 mm) hoặc dạng hạt (1-10 mm), thể hiện hoạt động hóa học mạnh ở nhiệt độ cao.
 Chức năng cốt lõi:Tích hợp quá trình khử lưu huỳnh, khử oxy, tạo hợp kim và tinh chế ngũ cốc, nó là một "tác nhân tổng hợp đa chức năng" trong ngành luyện kim.

(1) Công nghiệp luyện thép: Nguyên liệu thô cốt lõi để khử lưu huỳnh, khử oxy và hợp kim

Hợp kim canxi canxi là một loại vật liệu chức năng tổng hợp-hiệu quả cao trong ngành sản xuất thép, đặc biệt thích hợp để sản xuất thép-cao cấp và thép có hàm lượng lưu huỳnh cực thấp. Các ứng dụng cốt lõi của nó như sau:

 Khử lưu huỳnh sâu:

Cơ chế tác dụng:Canxi phản ứng với lưu huỳnh có năng lượng tự do cực thấp, tự phát tạo ra CaS (nhiệt độ nóng chảy 2450 độ, gần như không tan trong thép nóng chảy) ở nhiệt độ cao. Silicon đồng thời khử oxy và tối ưu hóa môi trường phản ứng (tiếng Anh: Ca + S → CaS, Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe);

Hiệu ứng định lượng:Thêm 0,1%-0,5% có thể làm giảm hàm lượng lưu huỳnh trong thép nóng chảy từ 0,05%-0,08% xuống dưới 0,01% (tiêu chuẩn thép có hàm lượng lưu huỳnh cực thấp), đạt tỷ lệ khử lưu huỳnh 80%-95%;

Tình huống phù hợp: Các loại thép cao cấp-nhạy cảm với hàm lượng lưu huỳnh, chẳng hạn như thép chịu lực, thép lò xo và thép không gỉ.

 Khử oxy hiệu quả-cao:

Cơ chế tác dụng:Canxi có khả năng khử oxy mạnh hơn nhôm và silicon. Nó có thể phản ứng với oxy và oxit trong thép nóng chảy để tạo thành CaO, đồng thời cũng có thể khử các tạp chất Al₂O₃ (tạo thành-điểm nóng chảy-CaO・Al₂O₃ thấp), dễ dàng được loại bỏ bằng phương pháp tuyển nổi.

Hiệu ứng định lượng:Khi thêm 0,2% -0,3%, hàm lượng oxy trong thép nóng chảy giảm từ 80-100ppm xuống 20-30ppm, tổng lượng tạp chất oxit giảm 60% -70% và tỷ lệ khuyết tật bề mặt của phôi thép giảm từ 1,2% xuống 0,3%.

Kịch bản phù hợp:Sản xuất thép cường độ cao-hợp kim thấp và thép silic điện, cải thiện hiệu suất xử lý và tuổi thọ của thép.

 Hợp kim và nâng cao hiệu suất:

Cơ chế hoạt động: Các nguyên tử canxi và silicon được tích hợp vào mạng ferit, gây biến dạng mạng, cản trở chuyển động lệch vị trí và tinh chỉnh kích thước hạt;

Hiệu ứng định lượng:Thêm 0,1%-0,2% hợp kim canxi silic sắt vào thép kết cấu hợp kim thấp giúp tăng độ bền kéo lên 10%-15% và độ bền va đập (-20 độ) lên 20%-30%, khiến nó phù hợp với máy móc kỹ thuật và thép cầu;

(2) Công nghiệp đúc: Các thành phần cốt lõi của chất chế phẩm và chất tạo hình cầu

Hợp kim SiCa chủ yếu được sử dụng trong sản xuất gang xám và gang dẻo để cải thiện tính đồng nhất của kết cấu vật đúc và tính chất cơ học:

 Ứng dụng chế phẩm:

Cơ chế tác dụng:Thúc đẩy kết tủa than chì, tinh chế các hạt than chì và cấu trúc ma trận, tránh xu hướng gang trắng;

Hiệu ứng định lượng:Thêm 0,1%-0,3% hợp kim silic canxi sắt dạng hạt (1-3mm) (gang xám) làm tăng độ bền kéo của vật đúc từ 200MPa lên 280MPa và cải thiện độ bền va đập. 133%, tỷ lệ phế liệu giảm từ 8% xuống 3%; Thích hợp cho: Các vật đúc chính xác như khối động cơ và bệ máy công cụ.

 Thành phần tác nhân hình cầu:

Cơ chế tác dụng:Được sử dụng kết hợp với magie và các nguyên tố đất hiếm (nhưhợp kim bari canxi canxi) để thúc đẩy quá trình kết tinh than chì thành hình cầu, cải thiện độ dẻo dai và độ bền của sắt dẻo;
Tác dụng:Tốc độ hình cầu có thể đạt trên 90%, độ bền kéo của sắt dẻo Lớn hơn hoặc bằng 450MPa, độ giãn dài Lớn hơn hoặc bằng 10%, phù hợp với các bộ phận-chịu tải như trục khuỷu và bánh răng ô tô;
Thuận lợi:So với các tác nhân tạo hình cầu magie đơn lẻ, hợp kim canxisilicon có thể giảm tỷ lệ đốt cháy magie-từ 15%-20%, giảm chi phí sản xuất.

(3) Sản xuất hợp kim sắt: Chất khử và tinh chế hiệu suất cao-

Hợp kim CaSi, do đặc tính khử mạnh và hàm lượng cacbon thấp (Nhỏ hơn hoặc bằng 0,1%), là chất khử lý tưởng để sản xuất hợp kim sắt có hàm lượng cacbon thấp.

 Ứng dụng cốt lõi:

Cơ chế tác dụng:Giảm các oxit vanadi, titan, niobium, v.v., để điều chế-ferrovanadi carbon thấp, ferrotitanium, ferroniobium, v.v., tránh làm giàu carbon;
Kịch bản phù hợp:Sản xuất hợp kim sắt-cao cấp, được sử dụng trong lĩnh vực vật liệu điện tử và hàng không vũ trụ.

Chức năng tinh chế:Loại bỏ các tạp chất như lưu huỳnh và phốt pho khỏi hợp kim sắt, cải thiện độ tinh khiết của sản phẩm. Ví dụ: khi sản xuất ferromanganese có độ tinh khiết cao, việc bổ sung hợp kim silicon canxi sẽ làm giảm hàm lượng lưu huỳnh từ 0,05% xuống dưới 0,01%, đáp ứng yêu cầu luyện thép cao cấp.

(4) Các kịch bản ứng dụng khác

Luyện kim loại màu-:Là một chất tinh chế cho hợp kim nhôm và đồng, nó loại bỏ tạp chất oxy và lưu huỳnh, cải thiện độ tinh khiết và tính lưu động của kim loại; với việc bổ sung 0,3% -0,5%, hàm lượng oxy trong hợp kim nhôm giảm từ 50-80ppm xuống 20-30ppm, giảm 70% tỷ lệ khuyết tật xốp của vật đúc; Kịch bản phù hợp: Sản xuất hợp kim nhôm hàng không vũ trụ và hợp kim đồng chính xác.

Vật liệu hàn:Là nguyên liệu thô cho que hàn và lớp phủ thông lượng, với tỷ lệ bổ sung 20% ​​-30%, nó khử oxy và khử lưu huỳnh trong quá trình hàn, cải thiện độ bền mối hàn và khả năng chống ăn mòn; Độ bền kéo của mối hàn Lớn hơn hoặc bằng 400MPa và thời gian chống ăn mòn phun muối kéo dài gấp 2 lần; Kịch bản phù hợp: Hàn xây dựng và máy móc.

(1) Điểm cốt lõi và Bảng điều chỉnh ứng dụng

(2) Nguyên tắc lựa chọn cốt lõi

Ưu tiên hiệu suất:Thép-cao cấp và vật đúc chính xác phải sử dụng loại canxi-cao (Ca Lớn hơn hoặc bằng 32%) để đảm bảo hiệu quả khử lưu huỳnh và khử oxy;
Cân bằng chi phí:Thép thông thường và vật đúc thông thường nên sử dụng loại canxi-trung bình (Ca 30%-32%) để cân bằng giữa hiệu suất và chi phí;
Thích ứng quy trình:Sản xuất thép nên sử dụng vật liệu dạng khối (5-30mm), đúc nên sử dụng vật liệu dạng hạt (1-3mm), và sản xuất hợp kim sắt nên sử dụng vật liệu dạng khối (10-50mm).