Paduan kalsium silikon (CaSi)adalah agen pemurnian komposit yang sangat efisien dalam industri metalurgi. Melalui efek sinergis silikon (Si) dan kalsium (Ca), ia mencapai deoksidasi mendalam, desulfurisasi, dan modifikasi inklusi, yang secara langsung menentukan kemurnian baja cair dan kinerja baja secara keseluruhan. Ini adalah bahan pembantu inti dalam produksi baja kelas menengah-hingga-tinggi-.
Keuntungan Inti:Efisiensi deoksidasi dan desulfurisasi yang tinggi, efek modifikasi inklusi yang sangat baik; pemurnian mendalam dapat dicapai dengan penambahan hanya 0,2%-0,5% per ton baja, menjadikannya bahan pemurnian komposit pilihan untuk produksi baja kelas atas.
Bentuk dan Kemasan:Blok (cocok untuk pemurnian sendok),bubuk kalsium silikon/kawat berinti (cocok untuk proses pengecoran kontinyu), dikemas dalam drum besi-yang tahan lembab atau kantong ton; transportasi internasional memerlukan penyegelan untuk mencegah oksidasi.
Prinsip Deoksidasi dan Efek Kuantitatif Paduan Kalsium Silikon
(1) Mekanisme Deoksidasi Inti: Sinergi-Kalsium Silikon, Pemurnian Mendalam
Deoksidasi Dasar Silikon:
Prinsip Reaksi:Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe (spontan dalam baja cair pada suhu 1500-1600 derajat ), SiO₂ memiliki kepadatan yang jauh lebih rendah daripada baja cair dan mudah mengapung membentuk terak;
Keuntungan Utama:Deoksidasi ringan menghindari pendidihan baja cair yang hebat, dan SiO₂ yang dihasilkan dapat membentuk inklusi komposit-titik leleh-rendah dengan oksida lain (seperti CaO・SiO₂), yang selanjutnya meningkatkan efisiensi pemisahan.
Peningkatan Deoksidasi oleh Kalsium:
Prinsip Reaksi:2Ca + O₂ → 2CaO, Ca + Al₂O₃ → CaO・Al₂O₃. Kalsium memiliki afinitas yang lebih kuat terhadap oksigen dibandingkan silikon dan aluminium, menghilangkan sejumlah kecil sisa oksigen dalam baja cair sekaligus memodifikasi inklusi Al₂O₃ yang keras dan rapuh.
Peran Unik:Gelembung yang dibentuk oleh penguapan kalsium mengaduk baja cair, mendorong tumbukan dan flotasi inklusi, sehingga meningkatkan keseragaman deoksidasi.
Efek Deoksidasi Sinergis:
Silikon pertama-tama mengurangi kandungan oksigen dalam baja cair, menciptakan kondisi deoksidasi kalsium. Ca₂SiO₄ dan senyawa komposit lainnya yang dihasilkan semakin meningkatkan efisiensi deoksidasi, meningkatkannya sebesar 30%-40% dibandingkan dengan deoksidasi silikon atau kalsium tunggal.
Efek Kuantitatif berdasarkan Skenario
| Tipe Baja | Jumlah penambahan paduan CaSi | Kandungan oksigen awal (ppm) | Kandungan oksigen setelah pemurnian (ppm) | Efisiensi deoksidasi |
|---|---|---|---|---|
| Baja karbon biasa (Q235) | 0.2%-0.3% | 80-100 | 40-50 | 45%-60% |
| Baja berkekuatan-paduan tinggi-rendah (Q355) | 0.3%-0.4% | 90-110 | 35-45 | 55%-68% |
| Baja tahan karat (304) | 0.4%-0.5% | 100-120 | 25-35 | 65%-79% |
| Baja struktural paduan (40Cr) | 0.3%-0.4% | 85-105 | 30-40 | 58%-71% |
Prinsip Desulfurisasi dan Efek Kuantitatif Paduan Kalsium Silikon
(1) Mekanisme Desulfurisasi Inti: Kalsium sebagai Faktor Dominan, Silikon sebagai Faktor Tambahan Co-
Kalsium-Desulfurisasi Dominan:
Prinsip Reaksi:Ca + FeS → CaS + Fe (sebaiknya dalam baja cair), CaS memiliki titik leleh 2450 derajat, tidak larut dalam baja cair, mengendap sebagai partikel padat dan mengapung ke terak;
Keuntungan Utama:Kalsium memiliki afinitas yang sangat kuat terhadap belerang, dan kapasitas desulfurisasinya 5-10 kali lipat dari mangan, sehingga mengurangi kandungan belerang dalam baja cair hingga di bawah 0,01%.
Peran Tambahan Silikon:
Mengurangi tegangan permukaan baja cair, mendorong tumbukan dan agregasi partikel CaS, dan mempercepat pengapungan dan pemisahannya;
Mengurangi kandungan oksigen dalam baja cair selama deoksidasi, mengurangi gangguan oksigen pada reaksi desulfurisasi (menghindari pembentukan SO₂), dan meningkatkan laju konversi reaksi desulfurisasi.
(2) Pengaruh Kuantitatif Berdasarkan Skenario
| Tipe Baja | Jumlah penambahan paduan SiCa | Kandungan sulfur awal (%) | Kandungan belerang setelah pemurnian (%) | Efisiensi desulfurisasi | Nilai inti |
|---|---|---|---|---|---|
| Baja karbon biasa (Q235) | 0.2%-0.3% | 0.03-0.05 | 0.015-0.025 | 30%-50% | Hindari kerapuhan termal |
| Baja berkekuatan-paduan tinggi-rendah (Q355) | 0.3%-0.4% | 0.02-0.04 | 0.008-0.015 | 55%-70% | Meningkatkan kemampuan las |
| Baja tahan karat (304) | 0.4%-0.5% | 0.015-0.03 | 0.003-0.008 | 70%-85% | Meningkatkan ketahanan terhadap korosi |
| Baja-tahan aus(NM450) | 0.3%-0.4% | 0.02-0.04 | 0.006-0.012 | 65%-80% | Meningkatkan ketahanan aus |
Faktor Kunci yang Mempengaruhi Efek Deoksidasi dan Desulfurisasi serta Pengendalian Praktis
Suhu baja:Suhu reaksi optimal adalah 1500-1600 derajat. Jika suhunya terlalu rendah (<1450℃), the reaction rate decreases; if the temperature is too high (>1650 derajat), kehilangan volatilisasi kalsium meningkat.
Metode penambahan:Metode pengumpanan kawat (kawat berinti silikon kalsium) digunakan dalam pemurnian sendok. Keseragaman penambahannya bagus, dan efisiensi deoksidasi dan desulfurisasi 15%-20% lebih tinggi dibandingkan dengan pemberian pakan langsung.
Kandungan oksigen dan sulfur awal dalam baja:Jika kandungan oksigen dan sulfur terlalu tinggi, jumlah yang ditambahkan harus ditingkatkan secara tepat atau ditambahkan secara bertahap untuk menghindari reaksi yang tidak mencukupi.
