Kalcium-szilícium ötvözetekkalciumot (Ca) és szilíciumot (Si) használnak fő összetevőként, néhány bárium- és alumíniumelem pedig támogatja a rendkívül hatékony kéntelenítési funkciót:
Összetételi tartomány:Ca 28%-35%, Si 55%-65%, szennyeződések Al Legfeljebb 2,0%, S Legfeljebb 0,04%, P Legfeljebb 0,04%;
Fizikai tulajdonságok:Olvadáspont 1250-1350 fok, sűrűség 2,5-2,8 g/cm³, csomós (5-30 mm) vagy szemcsés (1-10 mm) formában, magas hőmérsékleten erős kémiai aktivitással;
Alapvető előnyei:A kalcium kéntelenítő képessége messze meghaladja a mangáné és a vasét, míg a szilícium deoxidáló hatása optimalizálja a kéntelenítési környezetet, így a „kénmentesítés + deoxidáció” szinergikus hatását éri el.
A kéntelenítés fő mechanizmusa a szilícium-kalciumötvözet acélgyártásában
(1) Kalcium-Kén kémiai reakció: a kéntelenítés alapja
Fő reakció:Ca + S → CaS, a keletkezett CaS olvadáspontja 2450 fok, oldhatósága pedig csak 0,0002% (olvadt acélban), így az olvadt acélban szinte oldhatatlan;
Szinergikus reakció:A szilícium reakcióba lép az olvadt acélban lévő FeO-val (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe), csökkentve az olvadt acél oxigéntartalmát, és megakadályozva az oxigén és a kén által nehezen--eltávolítható szulfátok (például CaSO₄) képződését, ezáltal redukáló környezetet teremtve a kén-kalcium- reakciójához;
Termodinamikai előnyök:A kalcium elektródpotenciálja sokkal kisebb, mint a kéné, ami biztosítja, hogy a kalcium előnyösen keveredjen a kénnel, így a kéntelenítési reakció visszafordíthatatlan.
(2) CaS flotáció és szétválasztás: kulcsfontosságú lépés a kéntelenítésben
A sűrűségkülönbséget befolyásoló tényezők:A CaS sokkal kisebb sűrűségű, mint az olvadt acél, és természetesen hajlamos lebegni;
Az elválasztást fokozó tényezők:Az olvadt acél keverése felgyorsítja a CaS-részecskék aggregációját, ami 2-3-szorosára növeli a flotációs sebességet;
Salak adszorpciója:Az olvadt acél felületére való felúszás után a CaS adszorbeálja a CaO-SiO₂-Al2O3 salakot, és a salakkal együtt távozik, befejezve a kéntelenítést.
(3) A kéntelenítési hatás és a befolyásoló tényezők számszerűsítése
Az alapvető hatásadatok:
Hagyományos adagolási mennyiség (0,1%-0,3% az olvadt acél tömegének):Csökkentheti az olvadt acél kéntartalmát 0,05–0,08%-ról 0,01% alá, így 80–90%-os kéntelenítési arányt ér el;
Csúcs-minőségű acélfinomítás (hozzáadási mennyiség 0,3%-0,5% + LF kemencés finomítás):A kéntartalom 0,005% alá csökkenthető (ultra-alacsony kéntartalmú acél szabvány), kéntelenítési aránya 93% vagy annál nagyobb.
Főbb befolyásoló tényezők:
Az ötvözet összetétele:A 30-32% Ca-t és 60-62% Si-t tartalmazó SiCa ötvözet mutatja a legjobb kéntelenítési hatékonyságot. Túl alacsony kalciumtartalom (<28%) will lead to a 15%-20% decrease in desulfurization rate.
Acél hőmérséklet:A kéntelenítési reakció sebessége 1550-1600 fokon a leggyorsabb. 1500 fok alatt a reakció hatékonysága 30%-kal csökken.
Oxigéntartalom:Ha az olvadt acél kezdeti oxigéntartalma kisebb vagy egyenlő, mint 50 ppm, a kéntelenítési sebesség 25%-kal magasabb, mint amikor az oxigéntartalom 80-100 ppm. A szilícium dezoxidáló hatása kulcsfontosságú.
CaSi ötvözet alkalmazása és adaptálása a különböző acélgyártási szakaszokban
(1) Átalakító acélgyártás (végső kéntelenítés)
Alkalmazási logika:
A konverteres megcsapolás későbbi szakaszában hozzáadva az olvadt acél turbulens keverését a kéntartalom kezdeti csökkentésére, megalapozva a későbbi finomítást;
Folyamat paraméterei:
Az adagolás mennyisége 0,1-0,2%, az olvadt acél hőmérséklete 1600-1650 fok, argon keverés 5-8 percig csapolás közben, a kéntelenítési sebesség elérheti a 70-75% -ot;
Megfelelő forgatókönyvek:
Közönséges szénacél és gyengén ötvözött acél kezdeti kéntelenítése, a kéntartalom csökkentése 0,02–0,03%-ra.
(2) LF kemencés finomítás (mély kéntelenítés)
Alkalmazási logika:
Az LF kemence redukáló atmoszférájában a szilícium-kalciumötvözetet salak-képző anyagokkal, például mésszel és fluorittal kombinálják a mély kéntelenítés érdekében;
Folyamat paraméterei:
Adalék mennyisége 0,2%-0,5%, salak bázikussága 1,8-2,2 között szabályozott, argon keverési intenzitás 0,4-0,6 m/s, finomítási idő 30-40 perc, kéntartalom 0,005% alá csökkenthető;
Megfelelő forgatókönyvek:
Ultra-alacsony kéntartalmú acélok, például kiváló-minőségű ötvözött acélok, rozsdamentes acélok és csapágyacélok gyártása.
(3) Folyamatos öntés védőöntés (terminális kéntelenítés)
Alkalmazási logika:
KalciumSzilícium ötvözet huzalt (10-13 mm átmérőjű) huzaladagolón keresztül vezetik be a kristályosítóba, hogy eltávolítsák az olvadt acélból a maradék kén nyomait;
Folyamat paraméterei:
Huzalelőtolási sebesség 3-5 m/s, huzalelőtolás mennyisége 0,05%-0,1%, ami tovább csökkentheti a kéntartalmat 0,003% alá, elkerülve a folyamatosan öntött tuskó forró rideg hibáit.
Kiválasztási és használati vezérlőpontok
(1) Kiválasztási logika: Az ötvözetminőséget az acélkövetelményeknek megfelelően kell összeegyeztetni
| Acél minőség | Javasolt szilícium{0}} kalciumötvözet minőségek | Alapkomponensek követelményei (Ca/Si) | Kénmentesítési célok |
| Közönséges szénacél | CaSi3060 | 30%/60% | S Legfeljebb 0,02%, kéntelenítési arány Nagyobb vagy egyenlő, mint 75% |
| Gyengén ötvözött acél | CaSi3262 | 32%/62% | S Legfeljebb 0,01%, kéntelenítési arány Nagyobb vagy egyenlő, mint 85% |
| Csúcs-ultra-alacsony kéntartalmú acél | CaSi3560 | 35%/60% | S Legfeljebb 0,005%, kéntelenítési arány Nagyobb vagy egyenlő, mint 93% |
(2) Használati óvintézkedések
Kiegészítési mennyiség szabályozása:
Excessive addition (>0,6%) könnyen túlzott kalciumtartalomhoz vezethet az olvadt acélban, ami CaO zárványokat generál, és befolyásolja az acél ütésállóságát (10%-15%-kal csökken).
Hozzáadás időpontja:
Kezdje el az adagolást, amikor a konverter az acél 1/3-át megérintette, hogy elkerülje a kalcium oxidációját okozó idő előtti hozzáadást (a kalcium leégési aránya 10–15%-ról 30% fölé nő).
Tárolás védelem:
Tárolja száraz, zárt környezetben, hogy elkerülje a nedvesség oxidációját (Ca(OH)₂ képződését, csökkenti a kéntelenítési aktivitást). A tárolási idő nem haladhatja meg a 6 hónapot.
Biztonsági védelem:
A kalcium gyúlékony. Tartsa távol a nyílt lángtól az adagolás során, és használjon száraz porral oltó készüléket, hogy megakadályozza az ötvözet részecskéinek kifröccsenését és tüzet okozását.
Iparági trendek: A kalcium-szilíciumötvözetek kéntelenítésének korszerűsítése
Kompozit feldolgozás:Kompozit kéntelenítő szerek fejlesztése „szilícium-kalcium-báriumból” és „szilícium-kalcium-alumíniumból”. A bárium és az alumínium tovább javíthatja a kalcium felhasználási arányát (60-70%-ról 80% fölé), 5-10%-kal növelve a kéntelenítési arányt.
Finomított feldolgozás:Kompozíciók testreszabása különböző acélminőségekhez (például ultra-alacsony alumínium-szilícium-kalciumötvözetek és alacsony-kéntartalmú szilícium-kalciumötvözetek), hogy megfeleljenek a csúcsminőségű acélok szigorú szennyeződési követelményeinek.
Zöld feldolgozás:Zöld villamos energia alkalmazása a szilícium-kalciumötvözetek olvasztására, a szén-dioxid-kibocsátás csökkentése és a gyártási folyamatok optimalizálása az ötvözetben lévő káros szennyeződések (például P és S) csökkentésére.
