Kalciumkisellegeringaranvänder kalcium (Ca) och kisel (Si) som sina kärnkomponenter, med vissa barium- och aluminiumelement som stödjer deras mycket effektiva avsvavlingsfunktion:
Kompositionsintervall:Ca 28%-35%, Si 55%-65%, föroreningar Al Mindre än eller lika med 2,0%, S Mindre än eller lika med 0,04%, P Mindre än eller lika med 0,04%;
Fysikaliska egenskaper:Smältpunkt 1250-1350 grader, densitet 2,5-2,8 g/cm³, i klumpform (5-30 mm) eller granulär (1-10 mm), med stark kemisk aktivitet vid höga temperaturer;
Kärnfördelar:Kalciums avsvavlingskapacitet överstiger vida den för mangan och järn, medan kiselns deoxiderande effekt optimerar avsvavlingsmiljön och uppnår en synergistisk effekt av "desulfurization + deoxidation".
Kärnmekanism för avsvavling vid tillverkning av kiselkalciumlegeringar
(1) Kalcium-svavelkemisk reaktion: grunden för avsvavling
Huvudreaktion:Ca + S → CaS, det genererade CaS har en smältpunkt på 2450 grader och en löslighet på endast 0,0002% (i smält stål), vilket gör det nästan olösligt i smält stål;
Synergistisk reaktion:Kisel reagerar med FeO i smält stål (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe), vilket minskar syrehalten i det smälta stålet och förhindrar bildning av svår-att-borttagna sulfater (såsom CaSO₄) av syre- och svavelmiljön, vilket skapar en svavelreducerande kalciumreaktion;
Termodynamisk fördel:Elektrodpotentialen för kalcium är mycket lägre än för svavel, vilket säkerställer att kalcium företrädesvis kombineras med svavel, vilket gör avsvavlingsreaktionen irreversibel.
(2) CaS-flotation och -separation: ett nyckelsteg i avsvavling
Drivfaktorer för densitetsskillnad:CaS har en mycket lägre densitet än smält stål, vilket naturligtvis uppvisar en tendens att flyta;
Förbättrande separationsfaktorer:Omrörning av smält stål påskyndar CaS-partikelaggregation, vilket ökar flotationshastigheten med 2-3 gånger;
Slaggadsorption:Efter flytande till ytan av smält stål adsorberas CaS av CaO-SiO₂-Al2O3-slagg och släpps ut med slaggen, vilket avslutar avsvavlingen.
(3) Kvantifiering av avsvavlingseffekt och påverkande faktorer
Kärneffektdata:
Konventionell tillsatsmängd (0,1%-0,3% av smält stålmassa):Kan minska svavelhalten i smält stål från 0,05% -0,08% till under 0,01%, vilket uppnår en avsvavlingshastighet på 80% -90%;
Hög-stålraffinering (tilläggsmängd 0,3 %-0,5 % + LF Ugnsraffinering):Svavelhalten kan minskas till under 0,005 % (ultra-lågsvavlig stålstandard), med en avsvavlingshastighet som är större än eller lika med 93 %.
Viktiga påverkande faktorer:
Legeringssammansättning:En SiCa-legering med 30%-32% Ca och 60%-62% Si-innehåll uppvisar den bästa avsvavlingseffektiviteten. För lågt kalciuminnehåll (<28%) will lead to a 15%-20% decrease in desulfurization rate.
Ståltemperatur:Avsvavlingsreaktionshastigheten är snabbast vid 1550-1600 grader. Under 1500 grader minskar reaktionseffektiviteten med 30 %.
Syrehalt:När den initiala syrehalten i det smälta stålet är mindre än eller lika med 50 ppm, är avsvavlingshastigheten 25 % högre än när syrehalten är 80-100 ppm. Den deoxiderande effekten av kisel är avgörande.
Applicering och anpassning av CaSi-legering i olika steg för ståltillverkning
(1) Konverterståltillverkning (slutlig avsvavling)
Applikationslogik:
Tillagd i det senare skedet av omvandlartappning, med användning av den turbulenta blandningen av smält stål för att initialt minska svavelhalten, vilket lägger grunden för efterföljande raffinering;
Processparametrar:
Tillsatsmängd 0,1%-0,2%, smält ståltemperatur 1600-1650 grader, argonrörning i 5-8 minuter under tappning, avsvavlingshastigheten kan nå 70%-75%;
Lämpliga scenarier:
Initial avsvavling av vanligt kolstål och låglegerat stål, vilket minskar svavelhalten till 0,02%-0,03%.
(2) LF Ugnsraffinering (djup avsvavling)
Applikationslogik:
Under den reducerande atmosfären i LF-ugnen kombineras silikonkalciumlegering med slagg-bildande medel som kalk och fluorit för att uppnå djup avsvavling;
Processparametrar:
Tillsatsmängd 0,2%-0,5%, slaggbasitet kontrollerad till 1,8-2,2, argonomrörningsintensitet 0,4-0,6 m/s, raffineringstid 30-40 minuter, svavelhalten kan reduceras till under 0,005%;
Lämpliga scenarier:
Tillverkning av ultra-lågt svavelstål som hög-legerat stål, rostfritt stål och lagerstål.
(3) Kontinuerlig gjutning Skyddsgjutning (terminal avsvavling)
Applikationslogik:
KalciumKisellegeringstråd (diameter 10-13 mm) matas in i kristallisatorn genom en trådmatare för att avlägsna spårmängder av kvarvarande svavel i det smälta stålet;
Processparametrar:
Trådmatningshastighet 3-5 m/s, trådmatningsmängd 0,05%-0,1%, vilket ytterligare kan sänka svavelhalten till under 0,003%, vilket undviker heta spröda defekter i det kontinuerligt gjutna ämnet.
Val och användningskontrollpunkter
(1) Urvalslogik: Matcha legeringskvalitet enligt stålkraven
| Stålkvalitet | Rekommenderade kisel-kalciumlegeringar | Kärnkomponentkrav (Ca/Si) | Avsvavlingsmål |
| Vanligt kolstål | CaSi3060 | 30%/60% | S Mindre än eller lika med 0,02 %, avsvavlingshastighet Större än eller lika med 75 % |
| Låglegerat stål | CaSi3262 | 32%/62% | S Mindre än eller lika med 0,01 %, avsvavlingshastighet Större än eller lika med 85 % |
| Hög-extra-lågt svavelstål | CaSi3560 | 35%/60% | S Mindre än eller lika med 0,005 %, avsvavlingshastighet Större än eller lika med 93 % |
(2) Försiktighetsåtgärder vid användning
Kontroll av tilläggsbelopp:
Excessive addition (>0,6 %) kan lätt leda till för hög kalciumhalt i det smälta stålet, vilket genererar CaO-inneslutningar och påverkar stålets slagseghet (minskar med 10 %-15 %).
Tilläggstid:
Börja tillsätta när omvandlaren har tappat 1/3 av stålet för att undvika för tidig tillsats som kan orsaka kalciumoxidation (kalciumförbränningshastigheten-ökar från 10%-15% till över 30%).
Förvaringsskydd:
Förvaras i en torr, förseglad miljö för att undvika fuktoxidation (genererar Ca(OH)₂, vilket minskar avsvavlingsaktiviteten). Lagringstiden bör inte överstiga 6 månader.
Säkerhetsskydd:
Kalcium är brandfarligt. Håll dig borta från öppen låga under tillsatsen och använd en torr pulverbrandsläckare för att förhindra att legeringspartiklar stänker och orsakar brand.
Branschtrender: Uppgraderingsanvisningar för avsvavling av kalciumkisellegeringar
Kompositbearbetning:Utveckling av sammansatta avsvavlingsmedel av "kisel-kalcium-barium" och "kisel-kalcium-aluminium." Barium och aluminium kan ytterligare förbättra utnyttjandegraden av kalcium (från 60%-70% till över 80%), vilket ökar avsvavlingshastigheten med 5%-10%.
Förfinad bearbetning:Anpassa sammansättningar för olika stålkvaliteter (som ultra-låg aluminiumkisel-kalciumlegeringar och låg-svavelhaltig kisel-kalciumlegeringar) för att möta de stränga föroreningskraven för hög-stål.
Grön bearbetning:Använd grön el för att smälta kiselkalciumlegeringar, minska koldioxidutsläppen och optimera produktionsprocesser för att minska innehållet av skadliga föroreningar (som P och S) i legeringen.
