Vilken roll har kalciumkisel i stålproduktion?

En av de primära funktionerna hos CASI i ståltillverkning ärdeoxidation. Under stålproduktionsprocessen införs syre oundvikligen i det smälta stålet. Om det lämnas okontrollerat kan detta syre bilda järnoxider, som är skadliga för de mekaniska egenskaperna hos stål. Kalikonkalcium fungerar som ett kraftfullt deoxidiseringsmedel. När det tillsätts till det smälta stålet reagerar kalcium och kisel i det med syre. Kisel har en stark affinitet för syre och bildar kiseldioxid (SIO₂). Samtidigt reagerar kalcium med syre för att bilda kalciumoxid (CAO). Dessa oxider flyter sedan till ytan på det smälta stålet som slagg eller avlägsnas genom andra raffineringsprocesser. Genom att effektivt ta bort syre hjälper kalciumkisel att minska bildningen av inneslutningar i stålet, vilket i sin tur förbättrar stålets renhet och dess mekaniska egenskaper såsom styrka, seghet och duktilitet.

Inklusioner i stål, även om de reduceras i antal genom deoxidation, kan fortfarande vara närvarande. Men typen, storleken och distributionen av dessa inneslutningar kan modifieras med kalciumkisel. Kalcium i kalciumkisel reagerar med svavel- och syreinnehållande inneslutningar. Till exempel kan det omvandla hårda och spröda mangansulfid (MNS) inneslutningar till mer rundade och mindre skadliga kalciumsulfid (CAS) inneslutningar. Denna modifiering av inneslutningar är väsentlig eftersom formen och naturen på inneslutningar kan påverka stålens prestanda. Avrundade inneslutningar är mindre benägna att fungera som stresshöjare, vilket innebär att stålet är mindre benägna att spricka och har bättre trötthetsmotstånd. I tillämpningar där stålet utsätts för upprepad spänning, såsom i bildelar eller mekaniska komponenter, blir kalciumkiselens roll i inkluderingsmodifiering särskilt kritisk.

Svavel är en förorening i stål som kan orsaka varm korthet, ett tillstånd där stålet blir sprött vid höga temperaturer och är benägna att spricka under heta arbetsprocesser som smide eller rullning. Kalciumkisel är ett effektivt avsvavlingsmedel. Kalcium i kalciumkisel reagerar med svavel i det smälta stålet för att bilda kalciumsulfid (CA). CAS har en hög smältpunkt och låg löslighet i smält stål, så det fälls ut och kan tas bort tillsammans med slaggen. Genom att minska svavelinnehållet i stålet hjälper kalciumkisel att förbättra stålets heta bearbetbarhet och dess totala kvalitet. Detta är särskilt viktigt vid produktionen av högkvalitativa stål för applikationer där god formbarhet och hög temperaturprestanda krävs, till exempel vid tillverkning av sömlösa rör för olje- och gasindustrin.

Kalciumkisel spelar också en roll i kornförfining i stål. Finare korn i stål är förknippade med förbättrade mekaniska egenskaper. Tillsatsen av kalciumkisel till smält stål kan fungera som kärnbildningsställen för bildandet av nya korn under stelning. När stålet svalnar och stelnar uppmuntrar dessa platser tillväxten av ett större antal mindre korn snarare än ett mindre antal större korn. En finare kornstruktur resulterar i ökad styrka, seghet och bättre motstånd mot korrosion. I byggbranschen föredras till exempel stål med en raffinerad kornstruktur på grund av användning av kalciumkisel för att bygga strukturer eftersom det tål högre belastningar och miljöspänningar mer effektivt.

I den kontinuerliga gjutningsprocessen, som används allmänt i modern stålproduktion, är förmågan hos det smälta stålet att flyta smidigt och stelna jämnt avgörande. Kalciumkisel kan förbättra stålens gjutbarhet. Genom att modifiera ytspänningen och viskositeten hos det smälta stålet säkerställer det att stålet kan gjutas i olika former med färre defekter. Närvaron av kalcium och kisel i det smälta stålet hjälper till att minska bildningen av ytdefekter såsom sprickor och porositet under gjutning. Detta leder till en högre utbyte av gjutprodukter av hög kvalitet och minskar behovet av efterbehandling och omarbetning, vilket ökar den totala effektiviteten i stålproduktionsprocessen.