В процесите на рафиниране на кофа,калциево-силициеви сплависа едни от най-важните композитни добавки. Те изпълняват едновременно три основни задачи: деоксидация, десулфуризация и модификация на включването, което ги прави незаменим материал за производството на високо-качествена чиста стомана.
Въпреки това, дори при една и съща степен на силициево-калциева сплав, могат да съществуват значителни разлики в ефектите от обработката между различните партиди. Основната причина за тази разлика често се крие не във вариациите в работния процес, а в стабилността на състава на самата CaSi сплав-особено колебанията в съдържанието на калций и силиций. Калцият е най-реактивният дезоксидиращ елемент и дори малки промени в съдържанието му могат да причинят значителни промени в ефектите от обработката на стоманата.
Двойните предимства на сплавите Sica идват от синергичния ефект на калций и силиций, като всеки има свой собствен акцент върху функцията:
| Елементи | Основни функции | Механизъм на действие |
| Калций (Ca) | Силна дезоксидация, десулфуризация и денатурация на включването | Той има силен афинитет към кислорода и сярата, образувайки CaO и CaS, като по този начин превръща Al₂O₃ в калциев алуминат с ниска-точка на топене-. |
| Силиций (Si) | Основно дезоксидиране и обработка на носителя | Първо извършва предварително дезоксидиране, като едновременно с това понижава налягането на парите на калция, като по този начин увеличава добива на калций. |
Калций в калциево-силициеви сплави
1. Капацитет на дезоксидация: Количествена връзка между съдържанието на калций и ефективността на дезоксидация
Капацитетът за дезоксидиране на калция е много по-добър от този на силиция. Проучванията показват, че афинитетът на калция към кислорода е с около 30% по-висок от този на силиция. Съдържанието на калций директно определя ефективността на дезоксидация на сплавта.
| Видове съдържание на калций | Обхват | Характеристики на дезоксигенацията | Приложими сценарии |
| Тип с високо съдържание на калций |
Ca По-голямо или равно на 31% |
Силна дезоксидираща способност, бързо намаляване на съдържанието на кислород в разтопената стомана и образуване на включвания от калциев алуминат с ниска{0}}точка на-точка на топене. | Стомана с висока{0}}чистота, стомана за автомобили, стомана за лагери |
| Средно калциев тип |
около 24%-28% |
Умерена способност за дезоксидация, добро общо представяне. | Конвенционална високо{0}}качествена стомана, структурна стомана |
| Тип с ниско съдържание на калций |
Ca По-малко или равно на 20% |
Ограничена способност за дезоксидация, използва се главно като спомагателен агент за дезоксидация на силиций. | Обикновена стомана, чугун |
2. Ефект на модификация на включването
Една от основните ценности на силициево-калциевите сплави е модифицирането на включванията на Al₂O₃ с висока -точка на{1}}топене в калциеви алуминати с ниска{2}}точка на{3}}топене, като по този начин се подобрява течливостта на стопената стомана и свойствата на стоманата.
| Съотношение Ca/Si | Морфология на включването | Резултати от лечението | Риск от образуване на нодули в леяка |
| < 0.5 (insufficient calcium) | Включвания на Al₂O₃ с висока{0}}точка-точка (точка на топене 2050 градуса) | Непълна денатурация; включванията остават твърди. | Висок риск |
|
0.5-0.8 |
Частично модифициран | Умерени резултати; наблюдавани колебания. | Среден риск |
| По-голямо или равно на 0,8 (достатъчно калций) | Течен калциев алуминат (ниска точка на топене) | Включванията са напълно денатурирани; лесно се изплува и отстранява. | Нисък риск |
3. Отрицателни ефекти от прекомерното съдържание на калций
Важно е да се отбележи, че повече калций не е непременно по-добре. Прекомерното съдържание на калций може да доведе до нови проблеми:
| Видове проблеми | Специфични прояви | Обяснение на механизма |
| Ограничение на точката на кипене | Точката на кипене на калция е само 1484 градуса, по-ниска от температурата на разтопената стомана. | Излишният калций ще се изпари бурно, което ще доведе до пръскане на разтопена стомана. |
| Намален добив | Добивът на калций в насипни сплави е само 20%-30%. | Калцият излиза като пара, което води до ниско използване. |
| По-бавно разтваряне | Точката на топене на високо{0}}калциевите сплави се повишава (1100 градуса →1300 градуса). | Времето за пълно разтваряне се удължава от 3-5 минути на 8-10 минути. |
| Разхищение на ресурси | Загуба на-калциеви елементи с висока валентност. | Икономическата ефективност намалява. |
Препоръка за процеса:Препоръчва се използването нател с сърцевинапроцес на захранване вместо директно въвеждане на блокова сплав, което може да увеличи степента на възстановяване на калций от 20%-30% до 40%-50%.
Силиций в CaSi сплави
1. Функция "носител" на силиция
Силицият в силициево-калциевите сплави не само извършва основно дезоксидиране, но също така играе решаваща роля-като действа като „носител“ за калций. Чистият калций има изключително високо налягане на парите при температури на стопена стомана, което затруднява ефективното добавяне; обаче, след образуване на сплав със силиций, активността на калция намалява, което му позволява да се разтваря стабилно в разтопена стомана и да упражнява своя деоксидиращ ефект.
2. Цялостното въздействие на съотношението Ca/Si върху ефектите от обработката на стоманата
Разглеждайки калций и силиций като синергична система, тяхното съотношение (Ca/Si) е по-важен процесен параметър от съдържанието на който и да е отделен елемент:
| Диапазон на съотношението Ca/Si | Дезоксигениращ ефект | Контрол на включването | Непрекъснато изпълнение на леене | Качество на стоманата |
|
< 0.4 (Severe calcium deficiency) |
беден | Включвания на Al2O3: неденатуриран | Силно запушване на дюзата | Значителна анизотропия |
|
0,4-0,6 (недостатъчно калций) |
Средно | частично денатуриран | Периодично запушване | Големи колебания в производителността |
|
0,6-0,8 (Добър) |
добре | напълно денатуриран | По принцип стабилен | Стабилна производителност |
|
0,8-1,0 (оптимално) |
Отлично | напълно втечнени | Плавна работа | Отлично качество |
|
>1,0 (излишък на калций) |
Отлично, но разточително | стабилен ефект | Безпроблемна работа, но висока цена | Добро качество, но ниска икономическа ефективност |
За стоманодобивните компании изборът на доставчик на калциево-силициеви сплави със стабилен състав е не само решение за обществена поръчка, но и стратегическа инвестиция в контрола на качеството. Само когато съдържанието на калций и силиций във всяка партида силициево-калциева сплав остане стабилно в рамките на целевия диапазон, инженерите-технологи могат да създадат надежден модел на процеса, позволяващ предвидими, възпроизводими и оптимизируеми резултати от обработката на стомана.
