Aliatges de calci siliciutilitzen calci (Ca) i silici (Si) com a components bàsics, amb alguns elements de bari i alumini que donen suport a la seva funció de desulfuració altament eficient:
Interval de composició:Ca 28%-35%, Si 55%-65%, impureses Al Menor o igual al 2,0%, S Menor o igual al 0,04%, P Menor o igual al 0,04%;
Propietats físiques:Punt de fusió 1250-1350 graus, densitat 2,5-2,8 g/cm³, en forma de terròs (5-30 mm) o granular (1-10 mm), amb una forta activitat química a altes temperatures;
Avantatges bàsics:La capacitat de desulfuració del calci supera amb escreix la del manganès i el ferro, mentre que l'efecte desoxidant del silici optimitza l'entorn de desulfuració, aconseguint un efecte sinèrgic de "desulfuració + desoxidació".
Mecanisme bàsic de desulfuració en la fabricació d'aliatges de silici i calci
(1) Calci-Reacció química del sofre: la base bàsica de la desulfuració
Reacció principal:Ca + S → CaS, el CaS generat té un punt de fusió de 2450 graus i una solubilitat de només el 0,0002% (en acer fos), fent-lo gairebé insoluble en acer fos;
Reacció sinèrgica:El silici reacciona amb FeO en l'acer fos (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe), reduint el contingut d'oxigen a l'acer fos i evitant la formació de sulfats de--difícils (com el CaSO₄) per l'oxigen i el sofre, creant així un entorn reductor per a la reacció del calci{4};
Avantatge termodinàmic:El potencial de l'elèctrode del calci és molt inferior al del sofre, assegurant que el calci es combina preferentment amb el sofre, fent que la reacció de desulfuració sigui irreversible.
(2) Flotació i separació de CaS: un pas clau en la desulfuració
Factors de conducció de la diferència de densitat:CaS té una densitat molt menor que l'acer fos, mostrant naturalment una tendència a flotar;
Millora dels factors de separació:Agitar l'acer fos accelera l'agregació de partícules de CaS, augmentant la velocitat de flotació en 2-3 vegades;
Adsorció d'escòries:Després de flotar a la superfície de l'acer fos, el CaS és adsorbit per l'escòria de CaO-SiO₂{-Al₂O₃ i es descarrega amb l'escòria, completant la desulfuració.
(3) Quantificació de l'efecte de desulfuració i factors d'influència
Dades de l'efecte bàsic:
Quantitat d'addició convencional (0,1%-0,3% de la massa d'acer fos):Pot reduir el contingut de sofre de l'acer fos del 0,05% al 0,08% a menys del 0,01%, aconseguint una taxa de desulfuració del 80% al 90%;
Refinació d'acer de gamma alta-(Quant afegit 0,3%-0,5% + Refinació del forn LF):El contingut de sofre es pot reduir per sota del 0,005% (estàndard d'acer ultra-baix en sofre), amb una taxa de desulfuració superior o igual al 93%.
Factors clau d'influència:
Composició de l'aliatge:Un aliatge de SiCa amb un contingut de 30%-32% de Ca i 60%-62% de Si presenta la millor eficiència de desulfuració. Contingut de calci massa baix (<28%) will lead to a 15%-20% decrease in desulfurization rate.
Temperatura de l'acer:La velocitat de reacció de desulfuració és més ràpida a 1550-1600 graus. Per sota dels 1500 graus, l'eficiència de la reacció disminueix un 30%.
Contingut d'oxigen:Quan el contingut inicial d'oxigen de l'acer fos és inferior o igual a 50 ppm, la taxa de desulfuració és un 25% més alta que quan el contingut d'oxigen és de 80-100 ppm. L'efecte desoxidant del silici és crucial.
Aplicació i adaptació de l'aliatge CaSi en diferents etapes de fabricació d'acer
(1) Fabricació d'acer del convertidor (desulfuració final)
Lògica d'aplicació:
Afegit en l'etapa posterior de l'extracció del convertidor, utilitzant la barreja turbulenta d'acer fos per reduir inicialment el contingut de sofre, posant les bases per al refinament posterior;
Paràmetres del procés:
Quantitat d'addició 0,1%-0,2%, temperatura d'acer fos 1600-1650 graus, agitació d'argó durant 5-8 minuts durant l'aixeta, la taxa de desulfuració pot arribar al 70%-75%;
Escenaris adequats:
Desulfuració inicial d'acer al carboni ordinari i acer de baix aliatge, reduint el contingut de sofre al 0,02%-0,03%.
(2) Refinació del forn LF (desulfuració profunda)
Lògica d'aplicació:
Sota l'atmosfera reductora del forn LF, l'aliatge silicicàlcic es combina amb agents que formen -escòries com ara calç i fluorita per aconseguir una desulfuració profunda;
Paràmetres del procés:
Quantitat d'addició 0,2%-0,5%, basicitat de l'escòria controlada a 1,8-2,2, intensitat d'agitació d'argó 0,4-0,6 m/s, temps de refinament 30-40 minuts, el contingut de sofre es pot reduir per sota del 0,005%;
Escenaris adequats:
Producció d'acers ultra-baix en sofre, com ara l'acer aliat-de gamma alta, l'acer inoxidable i l'acer per a coixinets.
(3) fosa contínua fosa protectora (desulfuració terminal)
Lògica d'aplicació:
El filferro d'aliatge de calci de silicona (diàmetre 10-13 mm) s'introdueix al cristal·litzador a través d'un alimentador de filferro per eliminar traces de sofre residual a l'acer fos;
Paràmetres del procés:
Velocitat d'alimentació de filferro 3-5 m/s, quantitat d'alimentació de filferro 0,05%-0,1%, que pot reduir encara més el contingut de sofre per sota del 0,003%, evitant defectes fràgils en calent a la palanca de fosa contínua.
Punts de control de selecció i ús
(1) Lògica de selecció: coincideix amb el grau d'aliatge segons els requisits d'acer
| Grau d'acer | Graus d'aliatge de calci-silici recomanats | Requisits dels components bàsics (Ca/Si) | Objectius de desulfuració |
| Acer al carboni normal | CaSi3060 | 30%/60% | S Menor o igual al 0,02%, taxa de desulfuració Major o igual al 75% |
| Acer de baix aliatge | CaSi3262 | 32%/62% | S Menor o igual al 0,01%, taxa de desulfuració Major o igual al 85% |
| Acer d'alta-gama ultra-baix en sofre | CaSi3560 | 35%/60% | S Menor o igual al 0,005%, taxa de desulfuració Major o igual al 93% |
(2) Precaucions d'ús
Control de la quantitat addicional:
Excessive addition (>El 0,6%) pot conduir fàcilment a un contingut excessiu de calci a l'acer fos, generant inclusions de CaO i afectant la resistència a l'impacte de l'acer (disminuint un 10%-15%).
Temps addicional:
Comenceu a afegir quan el convertidor hagi tocat 1/3 de l'acer per evitar l'addició prematura que podria provocar l'oxidació del calci (la taxa de crema-de calci augmenta del 10% al 15% a més del 30%).
Protecció d'emmagatzematge:
Emmagatzemar en un ambient sec i segellat per evitar l'oxidació de la humitat (generant Ca(OH)₂, reduint l'activitat de desulfuració). El període d'emmagatzematge no ha de superar els 6 mesos.
Protecció de seguretat:
El calci és inflamable. Manteniu allunyat de les flames obertes durant l'addició i utilitzeu un extintor de pols seca per evitar que les partícules d'aliatge esquiquin i provoquin un incendi.
Tendències de la indústria: actualització de les direccions per a la desulfuració d'aliatges de calci silici
Processament compost:Desenvolupament d'agents desulfurants compostos de "silici-calci-bari" i "silici-calci-alumini". El bari i l'alumini poden millorar encara més la taxa d'utilització del calci (del 60% al 70% a més del 80%), augmentant la taxa de desulfuració entre un 5% i un 10%.
Processament refinat:Personalització de composicions per a diferents graus d'acer (com ara aliatges de calci d'ultra-alumini-silici-aliatges de calci-silici-de baix contingut en sofre) per satisfer els estrictes requisits d'impureses dels acers-de gamma alta.
Processament verd:Utilitzar electricitat verda per fondre aliatges de silici i calci, reduir les emissions de carboni i optimitzar els processos de producció per reduir el contingut d'impureses nocives (com P i S) a l'aliatge.
