Aliaje de calciu siliciufolosește calciu (Ca) și siliciu (Si) ca componente de bază, unele elemente de bariu și aluminiu susținând funcția lor de desulfurare foarte eficientă:
Gama de compozitie:Ca 28%-35%, Si 55%-65%, impurităţi Al Mai mic sau egal cu 2,0%, S Mai mic sau egal cu 0,04%, P Mai mic sau egal cu 0,04%;
Proprietăți fizice:Punct de topire 1250-1350 grade, densitate 2,5-2,8 g/cm³, sub formă de bucăți (5-30 mm) sau granulară (1-10 mm), cu activitate chimică puternică la temperaturi ridicate;
Avantajele principale:Capacitatea de desulfurare a calciului o depășește cu mult pe cea a manganului și a fierului, în timp ce efectul dezoxidant al siliciului optimizează mediul de desulfurare, realizând un efect sinergic de „desulfurare + dezoxidare”.
Mecanismul de bază de desulfurare în fabricarea oțelului din aliaj de siliciu și calciu
(1) Reacția chimică cu calciu-sulf: baza de bază a desulfurării
Reacția principală:Ca + S → CaS, CaS generat are un punct de topire de 2450 de grade și o solubilitate de numai 0,0002% (în oțel topit), făcându-l aproape insolubil în oțel topit;
Reacție sinergică:Siliciul reacționează cu FeO din oțelul topit (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe), reducând conținutul de oxigen din oțelul topit și prevenind formarea de sulfați greu-de-înlăturați (cum ar fi CaSO₄) de oxigen și sulf, creând astfel un mediu reducător pentru reacția calciului{4};
Avantaj termodinamic:Potențialul electrod al calciului este mult mai mic decât cel al sulfului, asigurându-se că calciul se combină preferabil cu sulful, făcând reacția de desulfurare ireversibilă.
(2) Flotația și separarea CaS: un pas cheie în desulfurare
Factori determinanți ai diferenței de densitate:CaS are o densitate mult mai mică decât oțelul topit, prezentând în mod natural o tendință de a pluti;
Îmbunătățirea factorilor de separare:Agitarea oțelului topit accelerează agregarea particulelor de CaS, crescând viteza de flotație de 2-3 ori;
Adsorbția de zgură:După ce plutește la suprafața oțelului topit, CaS este adsorbit de zgura CaO-SiO₂{-Al₂O₃ și este descărcat împreună cu zgura, completând desulfurarea.
(3) Cuantificarea efectului de desulfurare și a factorilor de influență
Date privind efectul de bază:
Cantitatea de adaos convențională (0,1%-0,3% din masa de oțel topit):Poate reduce conținutul de sulf al oțelului topit de la 0,05%-0,08% la sub 0,01%, realizând o rată de desulfurare de 80%-90%;
Rafinarea oțelului de vârf-(cantitate suplimentară 0,3%-0,5% + rafinare cuptor LF):Conținutul de sulf poate fi redus la sub 0,005% (standard de oțel ultra-scăzut de sulf), cu o rată de desulfurare mai mare sau egală cu 93%.
Factori cheie de influență:
Compoziția aliajului:Un aliaj de SiCa cu conținut de 30%-32% Ca și 60%-62% Si prezintă cea mai bună eficiență de desulfurare. Conținut prea scăzut de calciu (<28%) will lead to a 15%-20% decrease in desulfurization rate.
Temperatura oțelului:Viteza de reacție de desulfurare este cea mai rapidă la 1550-1600 de grade. Sub 1500 de grade, eficiența reacției scade cu 30%.
Conținut de oxigen:Când conținutul inițial de oxigen al oțelului topit este mai mic sau egal cu 50 ppm, rata de desulfurare este cu 25% mai mare decât atunci când conținutul de oxigen este de 80-100 ppm. Efectul dezoxidant al siliciului este crucial.
Aplicarea și adaptarea aliajului CaSi în diferite etape de fabricare a oțelului
(1) Fabricarea oțelului cu convertizor (desulfurare finală)
Logica aplicatiei:
Adăugat în etapa ulterioară a prelevarii convertorului, utilizând amestecarea turbulentă a oțelului topit pentru a reduce inițial conținutul de sulf, punând bazele rafinării ulterioare;
Parametri de proces:
Cantitatea de adăugare 0,1%-0,2%, temperatura oțelului topit 1600-1650 grade, agitarea argonului timp de 5-8 minute în timpul atingerii, rata de desulfurare poate ajunge la 70%-75%;
Scenarii potrivite:
Desulfurarea inițială a oțelului carbon obișnuit și a oțelului slab aliat, reducând conținutul de sulf la 0,02%-0,03%.
(2) Rafinarea cuptorului LF (desulfurare adâncă)
Logica aplicatiei:
În atmosfera reducătoare a cuptorului LF, aliajul de siliciu calciu este combinat cu agenți formatori de zgură-cum ar fi varul și fluoritul pentru a obține o desulfurare profundă;
Parametri de proces:
Cantitate de adaos 0,2%-0,5%, bazicitatea zgurii controlată la 1,8-2,2, intensitatea de agitare a argonului 0,4-0,6 m/s, timp de rafinare 30-40 minute, conținutul de sulf poate fi redus sub 0,005%;
Scenarii potrivite:
Producerea de oțeluri cu conținut ultra-scăzut de sulf, cum ar fi oțel aliat-de vârf, oțel inoxidabil și oțel pentru rulmenți.
(3) Turnare continuă Turnare de protecție (desulfurare terminală)
Logica aplicatiei:
Sârma din aliaj de calciuSiliciu (diametru 10-13 mm) este introdusă în cristalizator printr-un alimentator de sârmă pentru a îndepărta urmele de sulf rezidual din oțelul topit;
Parametri de proces:
Viteza de alimentare a sârmei 3-5 m/s, cantitatea de alimentare a sârmei 0,05%-0,1%, ceea ce poate reduce în continuare conținutul de sulf sub 0,003%, evitând defectele fragile la cald în țagla turnată continuu.
Puncte de control de selecție și utilizare
(1) Logica de selecție: Potriviți calitatea aliajului în funcție de cerințele de oțel
| Oțel de calitate | Clasele recomandate de aliaj de siliciu-calciu | Cerințe componente de bază (Ca/Si) | Ținte de desulfurare |
| Oțel carbon obișnuit | CaSi3060 | 30%/60% | S Mai mică sau egală cu 0,02%, rata de desulfurare Mai mare sau egală cu 75% |
| Oțel slab aliat | CaSi3262 | 32%/62% | S Mai mică sau egală cu 0,01%, rata de desulfurare Mai mare sau egală cu 85% |
| Oțel-de gamă superioară ultra-cu conținut scăzut de sulf | CaSi3560 | 35%/60% | S Mai mică sau egală cu 0,005%, rata de desulfurare Mai mare sau egală cu 93% |
(2) Precauții de utilizare
Controlul sumei suplimentare:
Excessive addition (>0,6%) poate duce cu ușurință la un conținut excesiv de calciu în oțelul topit, generând incluziuni de CaO și afectând rezistența la impact a oțelului (scăzând cu 10%-15%).
Timp suplimentar:
Începeți să adăugați când convertorul a luat 1/3 din oțel pentru a evita adăugarea prematură care ar putea provoca oxidarea calciului (rata de ardere-calciului crește de la 10%-15% la peste 30%).
Protecție la depozitare:
Depozitați într-un mediu uscat și etanș pentru a evita oxidarea umezelii (generând Ca(OH)₂, reducând activitatea de desulfurare). Perioada de depozitare nu trebuie să depășească 6 luni.
Protectie de siguranta:
Calciul este inflamabil. Țineți departe de flăcări deschise în timpul adăugării și utilizați un stingător cu pulbere uscată pentru a preveni stropirea particulelor de aliaj și provocarea unui incendiu.
Tendințe din industrie: direcții de modernizare pentru desulfurarea aliajelor de calciu și siliciu
Prelucrare compozită:Dezvoltarea agenților de desulfurare compoziți din „siliciu-calciu-bariu” și „siliciu-calciu-aluminiu”. Bariul și aluminiul pot îmbunătăți în continuare rata de utilizare a calciului (de la 60%-70% la peste 80%), crescând rata de desulfurare cu 5%-10%.
Procesare rafinată:Personalizarea compozițiilor pentru diferite grade de oțel (cum ar fi aliaje cu ultra-aluminiu siliciu-calciu și aliaje cu-siliciu-calciu cu conținut scăzut de sulf) pentru a îndeplini cerințele stricte de impurități ale oțelurilor-de ultimă generație.
Procesare ecologică:Utilizarea energiei electrice ecologice pentru topirea aliajelor de siliciu și calciu, reducerea emisiilor de carbon și optimizarea proceselor de producție pentru a reduce conținutul de impurități dăunătoare (cum ar fi P și S) din aliaj.
