Στις διαδικασίες εξευγενισμού κουτάλας,κράματα πυριτίου ασβεστίουείναι ένα από τα σημαντικότερα σύνθετα πρόσθετα. Εκτελούν ταυτόχρονα τρεις κύριες εργασίες: αποξείδωση, αποθείωση και τροποποίηση εγκλεισμού, καθιστώντας τα ένα απαραίτητο υλικό για την παραγωγή καθαρού χάλυβα υψηλής ποιότητας.
Ωστόσο, ακόμη και με την ίδια ποιότητα κράματος πυριτίου ασβεστίου, μπορεί να υπάρχουν σημαντικές διαφορές στα αποτελέσματα επεξεργασίας μεταξύ διαφορετικών παρτίδων. Η βασική αιτία αυτής της διαφοράς συχνά δεν έγκειται στις παραλλαγές στη διαδικασία λειτουργίας, αλλά στη σταθερότητα της σύνθεσης του ίδιου του κράματος CaSi-ιδιαίτερα στις διακυμάνσεις της περιεκτικότητας σε ασβέστιο και πυρίτιο. Το ασβέστιο είναι το πιο δραστικό αποοξειδωτικό στοιχείο και ακόμη και μικρές αλλαγές στην περιεκτικότητά του μπορούν να προκαλέσουν σημαντικές αλλαγές στα αποτελέσματα της επεξεργασίας του χάλυβα.
Τα διπλά οφέλη των κραμάτων sica προέρχονται από τη συνεργική δράση του ασβεστίου και του πυριτίου, με το καθένα να έχει τη δική του έμφαση στη λειτουργία:
| Στοιχεία | Βασικές Λειτουργίες | Μηχανισμός Δράσης |
| Ασβέστιο (Ca) | Ισχυρή αποξείδωση, αποθείωση και μετουσίωση εγκλεισμού | Έχει ισχυρή συγγένεια με το οξυγόνο και το θείο, σχηματίζοντας CaO και CaS, μετατρέποντας έτσι το Al2O3 σε αργιλικό ασβέστιο χαμηλού-σημείου τήξης-. |
| Πυρίτιο (Si) | Βασική αποξείδωση και επεξεργασία στοιχείων φορέα | Εκτελεί πρώτα προκαταρκτική αποξείδωση, ενώ ταυτόχρονα μειώνει την τάση ατμών του ασβεστίου, αυξάνοντας έτσι την απόδοση ασβεστίου. |
Ασβέστιο σε κράματα πυριτίου ασβεστίου
1. Ικανότητα αποξείδωσης: Ποσοτική σχέση μεταξύ της περιεκτικότητας σε ασβέστιο και της αποτελεσματικότητας αποξείδωσης
Η ικανότητα αποξείδωσης του ασβεστίου είναι πολύ ανώτερη από αυτή του πυριτίου. Μελέτες έχουν δείξει ότι η συγγένεια οξυγόνου του ασβεστίου είναι περίπου 30% υψηλότερη από αυτή του πυριτίου. Η περιεκτικότητα σε ασβέστιο καθορίζει άμεσα την απόδοση αποξείδωσης του κράματος.
| Τύποι περιεκτικότητας σε ασβέστιο | Εκταση | Χαρακτηριστικά Αποξυγόνωσης | Ισχύοντα σενάρια |
| Τύπος υψηλού ασβεστίου |
Ca Μεγαλύτερο ή ίσο με 31% |
Ισχυρή ικανότητα αποξείδωσης, μειώνοντας γρήγορα την περιεκτικότητα σε οξυγόνο του τηγμένου χάλυβα και σχηματίζοντας εγκλείσματα αργιλικού ασβεστίου χαμηλού-σημείου τήξης-. | Χάλυβας υψηλής{{0} καθαρότητας, χάλυβας αυτοκινήτων, χάλυβας ρουλεμάν |
| Τύπος μεσαίου ασβεστίου |
περίπου 24%-28% |
Μέτρια ικανότητα αποξείδωσης, καλή συνολική απόδοση. | Συμβατικός χάλυβας-υψηλής ποιότητας, δομικός χάλυβας |
| Τύπος χαμηλού ασβεστίου |
Ca μικρότερο ή ίσο με 20% |
Περιορισμένη ικανότητα αποξείδωσης, που χρησιμοποιείται κυρίως ως βοηθητικός παράγοντας αποξείδωσης πυριτίου. | Συνηθισμένος χάλυβας, χυτοσίδηρος |
2. Εφέ τροποποίησης συμπερίληψης
Μία από τις βασικές τιμές των κραμάτων ασβεστίου πυριτίου είναι η τροποποίηση των εγκλεισμάτων Al2O3 υψηλού-σημείου τήξης- σε αργιλικά άλατα ασβεστίου χαμηλού-σημείου τήξης-, βελτιώνοντας έτσι τη ρευστότητα του τηγμένου χάλυβα και τις ιδιότητες του χάλυβα.
| Αναλογία Ca/Si | Μορφολογία Ένταξης | Αποτελέσματα Θεραπείας | Κίνδυνος σχηματισμού όζων στο sprue |
| < 0.5 (insufficient calcium) | Υψηλό-σημείο τήξης-συμπεριλήψεις Al2O3 (σημείο τήξης 2050 βαθμοί ) | Ατελής μετουσίωση. τα εγκλείσματα παραμένουν σταθερά. | Υψηλός κίνδυνος |
|
0.5-0.8 |
Μερικώς τροποποιημένο | Μέτρια αποτελέσματα. διακυμάνσεις που παρατηρήθηκαν. | Μεσαίου κινδύνου |
| Μεγαλύτερο ή ίσο με 0,8 (επαρκές ασβέστιο) | Υγρό αργιλικό ασβέστιο (χαμηλό σημείο τήξης) | εγκλείσματα πλήρως μετουσιωμένα. επιπλέει και αφαιρείται εύκολα. | Χαμηλός κίνδυνος |
3. Αρνητικές επιπτώσεις της υπερβολικής περιεκτικότητας σε ασβέστιο
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι περισσότερο ασβέστιο δεν είναι απαραίτητα καλύτερο. Η υπερβολική περιεκτικότητα σε ασβέστιο μπορεί να οδηγήσει σε νέα προβλήματα:
| Τύποι προβλημάτων | Συγκεκριμένες εκδηλώσεις | Επεξήγηση μηχανισμού |
| Περιορισμός σημείου βρασμού | Το σημείο βρασμού του ασβεστίου είναι μόνο 1484 βαθμοί, χαμηλότερο από τη θερμοκρασία του τηγμένου χάλυβα. | Η περίσσεια ασβεστίου θα εξατμιστεί βίαια, προκαλώντας το πιτσίλισμα του λιωμένου χάλυβα. |
| Μειωμένη απόδοση | Η απόδοση ασβεστίου σε κράματα χύδην είναι μόνο 20%-30%. | Το ασβέστιο διαφεύγει ως ατμός, με αποτέλεσμα τη χαμηλή χρήση. |
| Πιο αργή διάλυση | Το σημείο τήξης των κραμάτων ασβεστίου με υψηλό-ασβέστιο αυξάνεται (1100 μοίρες → 1300 μοίρες ). | Ο χρόνος πλήρους διάλυσης επεκτείνεται από 3-5 λεπτά σε 8-10 λεπτά. |
| Σπατάλη πόρων | Απώλεια στοιχείων ασβεστίου υψηλού-σθένους. | Η οικονομική αποδοτικότητα μειώνεται. |
Σύσταση διαδικασίας:Συνιστάται η χρήση τουσύρμα με πυρήναδιαδικασία τροφοδοσίας αντί για άμεση εισαγωγή κράματος μπλοκ, η οποία μπορεί να αυξήσει το ποσοστό ανάκτησης ασβεστίου από 20%-30% σε 40%-50%.
Πυρίτιο σε κράματα CaSi
1. Λειτουργία "Carrier" του Silicon
Το πυρίτιο σε κράματα πυριτίου{0}}ασβεστίου όχι μόνο εκτελεί βασική αποξείδωση αλλά παίζει επίσης καθοριστικό ρόλο-ενεργώντας ως "φορέας" για το ασβέστιο. Το καθαρό ασβέστιο έχει εξαιρετικά υψηλή τάση ατμών σε θερμοκρασίες τηγμένου χάλυβα, γεγονός που καθιστά δύσκολη την αποτελεσματική προσθήκη. Ωστόσο, μετά το σχηματισμό ενός κράματος με πυρίτιο, η δραστηριότητα του ασβεστίου μειώνεται, επιτρέποντάς του να διαλυθεί σταθερά στον τετηγμένο χάλυβα και να ασκήσει την αποοξειδωτική του δράση.
2. Ο συνολικός αντίκτυπος της αναλογίας Ca/Si στα αποτελέσματα επεξεργασίας χάλυβα
Θεωρώντας το ασβέστιο και το πυρίτιο ως συνεργιστικό σύστημα, η αναλογία τους (Ca/Si) είναι μια πιο σημαντική παράμετρος διαδικασίας από την περιεκτικότητα οποιουδήποτε μεμονωμένου στοιχείου:
| Εύρος αναλογίας Ca/Si | Αποοξυγόνωση αποτέλεσμα | Έλεγχος συμπερίληψης | Συνεχής απόδοση χύτευσης | Ποιότητα χάλυβα |
|
< 0.4 (Severe calcium deficiency) |
Φτωχός | Συμπεριλήψεις Al2O3: μη μετουσιωμένα | Σοβαρή απόφραξη των ακροφυσίων | Σημαντική ανισοτροπία |
|
0,4-0,6 (ανεπαρκές ασβέστιο) |
Μέσος | μερικώς μετουσιωμένη | Διακοπτόμενη απόφραξη | Μεγάλες διακυμάνσεις απόδοσης |
|
0,6-0,8 (Καλό) |
Καλός | πλήρως μετουσιωμένη | Βασικά σταθερό | Σταθερή απόδοση |
|
0,8-1,0 (Βέλτιστη) |
Εξοχος | πλήρως υγροποιημένο | Ομαλή λειτουργία | Άριστη ποιότητα |
|
>1,0 (περσόνα ασβεστίου) |
Εξαιρετικό αλλά σπάταλο | σταθερό αποτέλεσμα | Ομαλή λειτουργία αλλά υψηλό κόστος | Καλή ποιότητα αλλά κακή οικονομική απόδοση |
Για τις εταιρείες χαλυβουργίας, η επιλογή ενός προμηθευτή κραμάτων ασβεστίου πυριτίου με σταθερή σύνθεση δεν αποτελεί μόνο απόφαση προμήθειας αλλά και στρατηγική επένδυση στον ποιοτικό έλεγχο. Μόνο όταν η περιεκτικότητα σε ασβέστιο και πυρίτιο κάθε παρτίδας κράματος ασβεστίου-πυριτίου παραμένει σταθερή εντός του εύρους στόχου, οι μηχανικοί επεξεργασίας μπορούν να δημιουργήσουν ένα αξιόπιστο μοντέλο διεργασίας, επιτρέποντας προβλέψιμα, αναπαραγόμενα και βελτιστοποιήσιμα αποτελέσματα επεξεργασίας χάλυβα.
