Dalam proses pemurnian sendok,paduan kalsium silikonadalah salah satu aditif komposit yang paling penting. Bahan-bahan tersebut secara bersamaan melakukan tiga tugas utama: deoksidasi, desulfurisasi, dan modifikasi inklusi, menjadikannya bahan yang sangat diperlukan untuk memproduksi-baja bersih berkualitas tinggi.
Namun, bahkan dengan kadar paduan silikon kalsium yang sama, perbedaan efek perlakuan yang signifikan dapat terjadi antar batch yang berbeda. Penyebab utama perbedaan ini sering kali bukan terletak pada variasi proses pengoperasian, namun pada stabilitas komposisi paduan CaSi itu sendiri-terutama fluktuasi kandungan kalsium dan silikon. Kalsium adalah unsur deoksidasi yang paling reaktif, dan bahkan perubahan kecil pada kandungannya dapat menyebabkan perubahan signifikan pada efek pengolahan baja.
Manfaat ganda paduan sika berasal dari efek sinergis kalsium dan silikon, yang masing-masing memiliki penekanan tersendiri pada fungsinya:
| Elemen | Fungsi Inti | Mekanisme Aksi |
| Kalsium (Ca) | Deoksidasi kuat, desulfurisasi, dan denaturasi inklusi | Ia memiliki afinitas yang kuat terhadap oksigen dan belerang, membentuk CaO dan CaS, sehingga mengubah Al₂O₃ menjadi kalsium aluminat dengan titik leleh rendah. |
| Silikon (Si) | Deoksidasi dasar dan pemrosesan elemen pembawa | Pertama-tama ia melakukan deoksidasi awal, sekaligus menurunkan tekanan uap kalsium, sehingga meningkatkan hasil kalsium. |
Kalsium dalam Paduan Kalsium Silikon
1. Kapasitas Deoksidasi: Hubungan Kuantitatif antara Kandungan Kalsium dan Efisiensi Deoksidasi
Kapasitas deoksidasi kalsium jauh lebih unggul dibandingkan silikon. Penelitian telah menunjukkan bahwa afinitas kalsium terhadap oksigen sekitar 30% lebih tinggi dibandingkan silikon. Kandungan kalsium secara langsung menentukan efisiensi deoksidasi paduan.
| Jenis kandungan kalsium | Cakupan | Karakteristik Deoksigenasi | Skenario yang Berlaku |
| Tipe kalsium tinggi |
Ca Lebih besar dari atau sama dengan 31% |
Kemampuan deoksidasi yang kuat, dengan cepat mengurangi kandungan oksigen dalam baja cair dan membentuk inklusi kalsium aluminat-titik leleh-titik leleh rendah. | Baja-dengan kemurnian tinggi, baja otomotif, baja bantalan |
| Tipe kalsium sedang |
Ca 24%-28% |
Kemampuan deoksidasi sedang, kinerja keseluruhan baik. | Baja konvensional-kualitas tinggi, baja struktural |
| Tipe kalsium rendah |
Ca Kurang dari atau sama dengan 20% |
Kemampuan deoksidasi terbatas, terutama digunakan sebagai agen deoksidasi silikon tambahan. | Baja biasa, besi cor |
2. Efek Modifikasi Inklusi
Salah satu nilai inti paduan kalsium silikon adalah modifikasi inklusi-titik leleh-Al₂O₃ tinggi menjadi kalsium aluminat-titik leleh-titik leleh rendah, sehingga meningkatkan fluiditas baja cair dan sifat baja.
| Rasio Ca/Si | Morfologi Inklusi | Hasil Perawatan | Resiko terbentuknya bintil pada sariawan |
| < 0.5 (insufficient calcium) | Inklusi-titik leleh-tinggi Al₂O₃ (titik leleh 2050 derajat ) | Denaturasi tidak lengkap; inklusi tetap solid. | Risiko tinggi |
|
0.5-0.8 |
Dimodifikasi sebagian | Hasil sedang; fluktuasi yang diamati. | Risiko sedang |
| Lebih besar dari atau sama dengan 0,8 (kalsium cukup) | Kalsium aluminat cair (titik leleh rendah) | Inklusi terdenaturasi sepenuhnya; mudah melayang dan dilepas. | Risiko rendah |
3. Dampak Negatif Kandungan Kalsium Berlebihan
Penting untuk diingat bahwa lebih banyak kalsium belum tentu lebih baik. Kandungan kalsium yang berlebihan dapat menimbulkan masalah baru:
| Jenis Masalah | Manifestasi spesifik | Penjelasan Mekanisme |
| Batasan titik didih | Titik didih kalsium hanya 1484 derajat, lebih rendah dari suhu lelehan baja. | Kalsium berlebih akan menguap dengan cepat, menyebabkan baja cair terciprat. |
| Hasil menurun | Hasil kalsium dalam paduan curah hanya 20%-30%. | Kalsium keluar sebagai uap, sehingga pemanfaatannya rendah. |
| Pembubaran lebih lambat | Titik leleh paduan-kalsium tinggi meningkat (1100 derajat →1300 derajat ). | Waktu pembubaran lengkap diperpanjang dari 3-5 menit menjadi 8-10 menit. |
| Pemborosan sumber daya | Hilangnya elemen kalsium-bervalensi tinggi. | Efisiensi ekonomi menurun. |
Rekomendasi proses:Disarankan untuk menggunakankawat berintiproses feeding dibandingkan dengan input langsung dari block alloy, yang dapat meningkatkan tingkat perolehan kalsium dari 20%-30% menjadi 40%-50%.
Silikon dalam Paduan CaSi
1. Fungsi "Pembawa" Silikon
Silikon dalam silikon-paduan kalsium tidak hanya melakukan deoksidasi dasar tetapi juga memainkan peran penting-bertindak sebagai "pembawa" kalsium. Kalsium murni memiliki tekanan uap yang sangat tinggi pada suhu baja cair, sehingga sulit untuk ditambahkan secara efektif; Namun, setelah membentuk paduan dengan silikon, aktivitas kalsium menurun, sehingga memungkinkannya larut secara stabil dalam baja cair dan mengerahkan efek deoksidasi.
2. Dampak Komprehensif Rasio Ca/Si terhadap Efek Perlakuan Baja
Mengingat kalsium dan silikon sebagai sistem yang sinergis, rasio keduanya (Ca/Si) merupakan parameter proses yang lebih penting dibandingkan kandungan unsur tunggal apa pun:
| Kisaran rasio Ca/Si | Efek deoksigenasi | Kontrol inklusi | Performa pengecoran berkelanjutan | Kualitas Baja |
|
< 0.4 (Severe calcium deficiency) |
Miskin | Inklusi Al₂O₃: tidak didenaturasi | Penyumbatan nosel yang parah | Anisotropi yang signifikan |
|
0,4-0,6 (kalsium tidak mencukupi) |
Rata-rata | terdenaturasi sebagian | Penyumbatan intermiten | Fluktuasi kinerja yang besar |
|
0,6-0,8 (Bagus) |
Bagus | terdenaturasi sepenuhnya | Pada dasarnya stabil | Performa stabil |
|
0,8-1,0 (Optimal) |
Bagus sekali | sepenuhnya dicairkan | Pengoperasian yang lancar | Kualitas luar biasa |
|
>1.0 (Kelebihan kalsium) |
Luar biasa tapi boros | efek stabil | Pengoperasian yang lancar tetapi biaya tinggi | Kualitas bagus tetapi efisiensi ekonominya buruk |
Bagi perusahaan pembuat baja, memilih pemasok paduan kalsium silikon dengan komposisi stabil bukan hanya merupakan keputusan pengadaan tetapi juga merupakan investasi strategis dalam pengendalian kualitas. Hanya ketika kandungan kalsium dan silikon dari setiap batch paduan kalsium-silikon tetap stabil dalam rentang target, para insinyur proses dapat membuat model proses yang andal, sehingga memungkinkan hasil pengolahan baja yang dapat diprediksi, direproduksi, dan dioptimalkan.
