Kalsiyum silikon alaşımı (CaSi)metalurji endüstrisinde yüksek verimli bir kompozit arıtma maddesidir. Silikon (Si) ve kalsiyumun (Ca) sinerjistik etkisi sayesinde, erimiş çeliğin saflığını ve çeliğin genel performansını doğrudan belirleyerek derin deoksidasyon, kükürt giderme ve inklüzyon modifikasyonunu gerçekleştirir. Orta-ileriye-yüksek-çeliğin üretiminde temel bir yardımcı malzemedir.
Temel Avantajlar:Yüksek deoksidasyon ve kükürt giderme verimliliği, mükemmel katılım modifikasyon etkisi; derin rafine etme, çelik tonu başına yalnızca %0,2-%0,5 oranında ilave edilerek elde edilebilir, bu da onu üst düzey çelik üretimi için tercih edilen kompozit rafine etme maddesi haline getirir.
Şekil ve Paketleme:Bloklar (pota rafinasyonuna uygun),kalsiyum silikon tozu/özlü tel (sürekli döküm işlemlerine uygun), neme dayanıklı demir varillerde veya tonluk torbalarda paketlenmiş-; uluslararası taşımacılık, oksidasyonu önlemek için sızdırmazlık gerektirir.
Silikon Kalsiyum Alaşımının Deoksidasyon Prensibi ve Kantitatif Etkisi
(1) Çekirdek Deoksidasyon Mekanizması: Silikon-Kalsiyum Sinerjisi, Derin Saflaştırma
Silikonun Temel Deoksidasyonu:
Reaksiyon Prensibi:Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe (erimiş çelikte 1500-1600 derecede kendiliğinden oluşur), SiO₂ erimiş çelikten çok daha düşük bir yoğunluğa sahiptir ve kolayca yüzerek cüruf oluşturur;
Temel Avantajlar:Hafif deoksidasyon, erimiş çeliğin şiddetli kaynamasını önler ve üretilen SiO₂, diğer oksitlerle (CaO・SiO₂ gibi) düşük-erime- noktalı kompozit kalıntıları oluşturarak ayırma verimliliğini daha da artırır.
Kalsiyum ile Geliştirilmiş Deoksidasyon:
Reaksiyon Prensibi:2Ca + O₂ → 2CaO, Ca + Al₂O₃ → CaO・Al₂O₃. Kalsiyumun oksijene karşı silikon ve alüminyuma göre daha güçlü bir afinitesi vardır; sert ve kırılgan Al₂O₃ kalıntılarını değiştirirken erimiş çelikteki eser miktardaki artık oksijeni giderir.
Benzersiz Rol:Kalsiyumun buharlaşmasıyla oluşan kabarcıklar erimiş çeliği karıştırır, kalıntıların çarpışmasını ve yüzdürülmesini teşvik eder, böylece deoksidasyonun homojenliğini artırır.
Sinerjistik Deoksidasyon Etkisi:
Silikon öncelikle erimiş çelikteki oksijen içeriğini azaltır ve kalsiyumun deoksidasyonu için koşullar yaratır. Ortaya çıkan Ca₂SiO₄ ve diğer kompozit bileşikler, deoksidasyon verimliliğini daha da artırır ve tek silikon veya kalsiyum deoksidasyonuna kıyasla %30-%40 oranında artırır.
Senaryoya Göre Nicel Etkiler
| Çelik Türü | CaSi alaşımı ilave miktarı | Başlangıç oksijen içeriği(ppm) | Rafinasyondan sonra oksijen içeriği (ppm) | Deoksidasyon verimliliği |
|---|---|---|---|---|
| Sıradan karbon çeliği (Q235) | 0.2%-0.3% | 80-100 | 40-50 | 45%-60% |
| Düşük-alaşımlı, yüksek-mukavemetli çelik(Q355) | 0.3%-0.4% | 90-110 | 35-45 | 55%-68% |
| Paslanmaz çelik(304) | 0.4%-0.5% | 100-120 | 25-35 | 65%-79% |
| Alaşımlı yapı çeliği (40Cr) | 0.3%-0.4% | 85-105 | 30-40 | 58%-71% |
Silikon Kalsiyum Alaşımının Kükürt Giderme Prensibi ve Kantitatif Etkileri
(1) Çekirdek Kükürt Giderme Mekanizması: Baskın Faktör Olarak Kalsiyum, Yardımcı Yardımcı Faktör Olarak Silikon-
Kalsiyum-Baskın Kükürt Giderme:
Reaksiyon Prensibi:Ca + FeS → CaS + Fe (tercihen erimiş çelikte), CaS'nin erime noktası 2450 derecedir, erimiş çelikte çözünmez, katı parçacıklar halinde çöker ve cürufa doğru yüzer;
Temel Avantajlar:Kalsiyumun kükürte karşı çok güçlü bir ilgisi vardır ve kükürt giderme kapasitesi manganezinkinden 5-10 kat daha fazladır, bu da erimiş çelikteki kükürt içeriğini %0,01'in altına düşürür.
Silikonun Yardımcı Rolü:
Erimiş çeliğin yüzey gerilimini azaltır, CaS parçacıklarının çarpışmasını ve toplanmasını teşvik eder ve bunların yüzmesini ve ayrılmasını hızlandırır;
Deoksidasyon sırasında erimiş çelikteki oksijen içeriğini azaltır, oksijenin kükürt giderme reaksiyonuna müdahalesini azaltır (SO₂ oluşumunu önler) ve kükürt giderme reaksiyonunun dönüşüm oranını artırır.
(2) Senaryoya Göre Nicel Etkiler
| Çelik Türü | SiCa alaşımı ilave miktarı | Başlangıç kükürt içeriği(%) | Rafinasyondan sonra kükürt içeriği (%) | Kükürt giderme verimliliği | Temel değer |
|---|---|---|---|---|---|
| Sıradan karbon çeliği (Q235) | 0.2%-0.3% | 0.03-0.05 | 0.015-0.025 | 30%-50% | Termal kırılganlıktan kaçının |
| Düşük-alaşımlı, yüksek-mukavemetli çelik(Q355) | 0.3%-0.4% | 0.02-0.04 | 0.008-0.015 | 55%-70% | Kaynaklanabilirliği iyileştirin |
| Paslanmaz çelik(304) | 0.4%-0.5% | 0.015-0.03 | 0.003-0.008 | 70%-85% | Korozyon direncini artırın |
| Aşınmaya-dayanıklı çelik(NM450) | 0.3%-0.4% | 0.02-0.04 | 0.006-0.012 | 65%-80% | Aşınma direncini artırın |
Deoksidasyon ve Kükürt Giderme Etkilerini ve Pratik Kontrolü Etkileyen Temel Faktörler
Çelik sıcaklığı:Optimum reaksiyon sıcaklığı 1500-1600 derecedir. Sıcaklık çok düşükse (<1450℃), the reaction rate decreases; if the temperature is too high (>1650 derece), kalsiyumun buharlaşma kaybı artar.
Ekleme yöntemi:Tel besleme yöntemi (kalsiyum silikon özlü tel) pota rafinasyonunda kullanılır. Ekleme homojenliği iyidir ve deoksidasyon ve kükürt giderme verimliliği doğrudan beslemeden %15-20 daha yüksektir.
Çelikteki başlangıç oksijen ve kükürt içeriği:Oksijen ve kükürt içeriği çok yüksek olduğunda, yetersiz reaksiyonu önlemek için eklenen miktar uygun şekilde artırılmalı veya aşamalı olarak eklenmelidir.
