Merőkanál finomítási folyamatokban,kalcium-szilícium ötvözetekaz egyik legfontosabb kompozit adalékanyag. Egyszerre három fő feladatot látnak el: deoxidációt, kéntelenítést és zárványmódosítást, ami nélkülözhetetlen anyaggá teszi őket a kiváló minőségű, tiszta acél előállításához.
Azonban még azonos minőségű szilícium-kalciumötvözet esetén is jelentős különbségek lehetnek a kezelési hatásokban a különböző tételek között. Ennek a különbségnek a kiváltó oka gyakran nem a működési folyamat változásaiban rejlik, hanem magának a CaSi-ötvözet összetételének stabilitásában,{1}}különösen a kalcium- és szilíciumtartalom ingadozásában. A kalcium a legreaktívabb dezoxidáló elem, melynek tartalmának kismértékű változása is jelentős változásokat okozhat az acélkezelési hatásokban.
A szilícium-ötvözetek kettős előnye a kalcium és a szilícium szinergikus hatásából fakad, amelyek mindegyikének sajátos funkciója van:
| Elemek | Alapfunkciók | Hatásmechanizmus |
| Kalcium (Ca) | Erős deoxidáció, kéntelenítés és zárványdenaturáció | Erős affinitása van az oxigénhez és a kénhez, CaO-t és CaS-t képez, így az Al₂O3-t alacsony -olvadáspontú- kalcium-alumináttá alakítja. |
| Szilícium (Si) | Alapvető deoxidáció és hordozóelem feldolgozás | Először az előzetes deoxidációt végzi, miközben csökkenti a kalcium gőznyomását, ezáltal növeli a kalcium hozamot. |
Kalcium kalcium-szilícium ötvözetekben
1. Deoxidációs kapacitás: A kalciumtartalom és a deoxidációs hatékonyság közötti mennyiségi összefüggés
A kalcium deoxidációs képessége sokkal jobb, mint a szilíciumé. Tanulmányok kimutatták, hogy a kalcium oxigénaffinitása körülbelül 30%-kal magasabb, mint a szilíciumé. A kalciumtartalom közvetlenül meghatározza az ötvözet dezoxidációs hatékonyságát.
| Kalciumtartalom típusai | Hatály | Deoxigénezési jellemzők | Alkalmazható forgatókönyvek |
| Magas kalcium típusú |
Ca nagyobb vagy egyenlő, mint 31% |
Erős deoxidációs képesség, gyorsan csökkenti az olvadt acél oxigéntartalmát, és alacsony -olvadáspontú- kalcium-aluminát zárványokat képez. | Nagy-tisztaságú acél, autóacél, csapágyacél |
| Közepes kalcium típusú |
kb 24%-28% |
Mérsékelt deoxidációs képesség, jó általános teljesítmény. | Hagyományos kiváló minőségű-acél, szerkezeti acél |
| Alacsony kalcium típusú |
Ca kevesebb, mint 20% |
Korlátozott deoxidációs képesség, főként kiegészítő szilícium deoxidálószerként használják. | Közönséges acél, öntöttvas |
2. Befoglalás módosítás hatása
A szilícium-kalciumötvözetek egyik alapértéke a magas -olvadáspontú-Al₂O₃ zárványok alacsony -olvadáspontú- kalcium-alumináttá alakítása, ezáltal javítva az olvadt acél folyékonyságát és az acél tulajdonságait.
| Ca/Si arány | Befogadási morfológia | Kezelési eredmények | Csomóképződés veszélye a csonknál |
| < 0.5 (insufficient calcium) | Magas -olvadáspontú- Al₂O₃ zárványok (olvadáspont 2050 fok) | Nem teljes denaturáció; zárványok szilárdak maradnak. | Nagy kockázat |
|
0.5-0.8 |
Részben módosított | Mérsékelt eredmények; fluktuációkat figyeltek meg. | Közepes kockázat |
| Nagyobb vagy egyenlő, mint 0,8 (elegendő kalcium) | Folyékony kalcium-aluminát (alacsony olvadáspont) | Teljesen denaturált zárványok; könnyen lebegtethető és eltávolítható. | Alacsony kockázat |
3. A túlzott kalciumtartalom negatív hatásai
Fontos megjegyezni, hogy a több kalcium nem feltétlenül jobb. A túlzott kalciumtartalom új problémákhoz vezethet:
| Probléma típusok | Konkrét megnyilvánulások | Mechanizmus magyarázata |
| Forráspont korlátozás | A kalcium forráspontja mindössze 1484 fok, ami alacsonyabb, mint az olvadt acél hőmérséklete. | A felesleges kalcium hevesen elpárolog, és az olvadt acél fröccsenését okozza. |
| Csökkent hozam | Az ömlesztett ötvözetek kalciumhozama csak 20-30%. | A kalcium gőzként távozik, ami alacsony felhasználást eredményez. |
| Lassabb oldódás | A nagy-kalciumtartalmú ötvözetek olvadáspontja megnő (1100 fok → 1300 fok). | A teljes oldódási idő 3-5 percről 8-10 percre nő. |
| Erőforrások pazarlása | A magas{0}}vegyértékű kalciumelemek elvesztése. | A gazdasági hatékonyság csökken. |
Eljárási javaslat:Használata javasolt amagos huzalbetáplálási folyamat a blokkötvözet közvetlen bevitele helyett, ami 20-30%-ról 40-50%-ra növelheti a kalcium-visszanyerési arányt.
Szilícium CaSi ötvözetekben
1. A szilícium „hordozó” funkciója
A szilícium a szilícium{0}}kalciumötvözetekben nemcsak az alapvető deoxidációt végzi, hanem a kalcium „hordozójaként” is kulcsszerepet játszik-. A tiszta kalcium gőznyomása rendkívül magas az olvadt acél hőmérsékletén, ami megnehezíti a hatékony adagolást; a szilíciummal való ötvözet kialakítása után azonban a kalcium aktivitása csökken, így az olvadt acélban stabilan feloldódik és kifejti dezoxidáló hatását.
2. A Ca/Si arány átfogó hatása az acélkezelési hatásokra
Ha a kalciumot és a szilíciumot szinergikus rendszernek tekintjük, ezek aránya (Ca/Si) fontosabb folyamatparaméter, mint bármelyik elem tartalma:
| Ca/Si arány tartomány | Dezoxigenáló hatás | Befoglalás szabályozás | Folyamatos öntési teljesítmény | Acél minőség |
|
< 0.4 (Severe calcium deficiency) |
Szegény | Al2O3 zárványok: denaturálatlan | A fúvóka súlyos eltömődése | Jelentős anizotrópia |
|
0,4-0,6 (elégtelen kalcium) |
Átlagos | részben denaturált | Időszakos eltömődés | Nagy teljesítményingadozások |
|
0,6-0,8 (jó) |
Jó | teljesen denaturált | Alapvetően stabil | Stabil teljesítmény |
|
0,8-1,0 (Optimális) |
Kiváló | teljesen cseppfolyós | Sima működés | Kiváló minőség |
|
>1,0 (kalciumtöbblet) |
Kiváló, de pazarló | stabil hatás | Sima működés, de magas költségek | Jó minőség, de gyenge gazdasági hatékonyság |
Az acélgyártó cégek számára a stabil összetételű kalcium-szilíciumötvözetek beszállítójának kiválasztása nem csak beszerzési döntés, hanem stratégiai befektetés a minőség-ellenőrzésbe. Csak ha a szilícium-{1}}kalciumötvözet egyes tételeinek kalcium- és szilíciumtartalma stabil marad a céltartományon belül, csak akkor tudnak a folyamatmérnökök megbízható folyamatmodellt létrehozni, amely kiszámítható, reprodukálható és optimalizálható acélkezelési eredményeket tesz lehetővé.
