Aleación de calcio y silicio (CaSi)es un agente refinador de compuestos altamente eficiente en la industria metalúrgica. A través del efecto sinérgico del silicio (Si) y el calcio (Ca), logra una profunda desoxidación, desulfuración y modificación de inclusión, determinando directamente la pureza del acero fundido y el rendimiento general del acero. Es un material auxiliar fundamental en la producción de acero de gama media-a-alta-.
Ventajas principales:Alta eficiencia de desoxidación y desulfuración, excelente efecto de modificación de inclusión; Se puede lograr un refinado profundo con una adición de solo 0,2%-0,5% por tonelada de acero, lo que lo convierte en el agente de refinado compuesto preferido para la producción de acero de alta gama.
Forma y embalaje:Bloques (aptos para el refinado en cuchara),polvo de calcio y silicio/alambre tubular (apto para procesos de colada continua), envasado en tambores de hierro-a prueba de humedad o bolsas de una tonelada; El transporte internacional requiere sellado para evitar la oxidación.
Principio de desoxidación y efecto cuantitativo de la aleación de silicio y calcio.
(1) Mecanismo de desoxidación del núcleo: silicio-sinergia de calcio, purificación profunda
Desoxidación básica del silicio:
Principio de reacción:Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe (espontáneo en acero fundido a 1500-1600 grados), SiO₂ tiene una densidad mucho menor que el acero fundido y flota fácilmente para formar escoria;
Ventajas clave:Una desoxidación suave evita la ebullición violenta del acero fundido, y el SiO₂ generado puede formar inclusiones compuestas de bajo-punto de fusión-con otros óxidos (como CaO・SiO₂), lo que mejora aún más la eficiencia de la separación.
Desoxidación mejorada por calcio:
Principio de reacción:2Ca + O₂ → 2CaO, Ca + Al₂O₃ → CaO・Al₂O₃. El calcio tiene una mayor afinidad por el oxígeno que el silicio y el aluminio, lo que elimina trazas de oxígeno residual en el acero fundido y al mismo tiempo modifica las inclusiones duras y quebradizas de Al₂O₃.
Rol único:Las burbujas formadas por la volatilización del calcio agitan el acero fundido, favoreciendo la colisión y flotación de las inclusiones, mejorando así la uniformidad de la desoxidación.
Efecto de desoxidación sinérgica:
El silicio primero reduce el contenido de oxígeno en el acero fundido, creando las condiciones para la desoxidación del calcio. El Ca₂SiO₄ resultante y otros compuestos compuestos mejoran aún más la eficiencia de la desoxidación, mejorándola entre un 30% y un 40% en comparación con la desoxidación simple de silicio o calcio.
Efectos cuantitativos por escenario
| Tipo de acero | Cantidad de adición de aleación de CaSi | Contenido inicial de oxígeno (ppm) | Contenido de oxígeno después del refinado (ppm) | Eficiencia de desoxidación |
|---|---|---|---|---|
| Acero al carbono ordinario (Q235) | 0.2%-0.3% | 80-100 | 40-50 | 45%-60% |
| Acero de baja-aleación y alta-resistencia (Q355) | 0.3%-0.4% | 90-110 | 35-45 | 55%-68% |
| Acero inoxidable(304) | 0.4%-0.5% | 100-120 | 25-35 | 65%-79% |
| Acero estructural aleado (40Cr) | 0.3%-0.4% | 85-105 | 30-40 | 58%-71% |
Principio de desulfuración y efectos cuantitativos de la aleación de silicio y calcio.
(1) Mecanismo de desulfuración central: calcio como factor dominante, silicio como co-factor auxiliar
Calcio-Desulfuración dominante:
Principio de reacción:Ca + FeS → CaS + Fe (preferiblemente en acero fundido), CaS tiene un punto de fusión de 2450 grados, es insoluble en acero fundido, precipita como partículas sólidas y flota hacia la escoria;
Ventajas clave:El calcio tiene una afinidad muy fuerte por el azufre y su capacidad de desulfuración es de 5 a 10 veces mayor que la del manganeso, lo que reduce el contenido de azufre en el acero fundido por debajo del 0,01%.
El papel auxiliar del silicio:
Reduce la tensión superficial del acero fundido, promueve la colisión y agregación de partículas de CaS y acelera su flotación y separación;
Reduce el contenido de oxígeno en el acero fundido durante la desoxidación, reduciendo la interferencia del oxígeno en la reacción de desulfuración (evitando la generación de SO₂) y mejorando la tasa de conversión de la reacción de desulfuración.
(2) Efectos cuantitativos por escenario
| Tipo de acero | Cantidad de adición de aleación de SiCa | Contenido inicial de azufre (%) | Contenido de azufre después del refinado (%) | Eficiencia de desulfuración | Valor fundamental |
|---|---|---|---|---|---|
| Acero al carbono ordinario (Q235) | 0.2%-0.3% | 0.03-0.05 | 0.015-0.025 | 30%-50% | Evite la fragilidad térmica |
| Acero de baja-aleación y alta-resistencia (Q355) | 0.3%-0.4% | 0.02-0.04 | 0.008-0.015 | 55%-70% | Mejorar la soldabilidad |
| Acero inoxidable(304) | 0.4%-0.5% | 0.015-0.03 | 0.003-0.008 | 70%-85% | Mejorar la resistencia a la corrosión |
| Desgaste{0}}acero resistente (NM450) | 0.3%-0.4% | 0.02-0.04 | 0.006-0.012 | 65%-80% | Mejorar la resistencia al desgaste |
Factores clave que afectan los efectos de desoxidación y desulfuración y el control práctico
Temperatura del acero:La temperatura de reacción óptima es de 1500 a 1600 grados. Si la temperatura es demasiado baja (<1450℃), the reaction rate decreases; if the temperature is too high (>1650 grados), aumenta la pérdida por volatilización de calcio.
Método de suma:El método de alimentación de alambre (alambre con núcleo de silicio cálcico) se utiliza en el refinado en cuchara. La uniformidad de la adición es buena y la eficiencia de desoxidación y desulfuración es entre un 15% y un 20% mayor que la de la alimentación directa.
Contenido inicial de oxígeno y azufre en el acero:Cuando el contenido de oxígeno y azufre es demasiado alto, la cantidad añadida debe aumentarse adecuadamente o añadirse por etapas para evitar una reacción insuficiente.
