Legure kalcija i silicijakoriste kalcij (Ca) i silicij (Si) kao svoje osnovne komponente, s nekim elementima barija i aluminija koji podupiru njihovu visoko učinkovitu funkciju odsumporavanja:
Raspon sastava:Ca 28%-35%, Si 55%-65%, nečistoće Al Manje ili jednako 2,0%, S Manje ili jednako 0,04%, P Manje ili jednako 0,04%;
Fizička svojstva:Talište 1250-1350 stupnjeva, gustoća 2,5-2,8 g/cm³, u obliku grudica (5-30 mm) ili granula (1-10 mm), s jakim kemijskim djelovanjem na visokim temperaturama;
Osnovne prednosti:Kapacitet odsumporavanja kalcija daleko nadmašuje kapacitet mangana i željeza, dok deoksidacijski učinak silicija optimizira okolinu odsumporavanja, postižući sinergistički učinak "desulfurizacija + deoksidacija".
Osnovni mehanizam odsumporavanja u proizvodnji čelika od legure silicija i kalcija
(1) Kemijska reakcija kalcij-sumpora: temeljna osnova odsumporavanja
Glavna reakcija:Ca + S → CaS, stvoreni CaS ima talište od 2450 stupnjeva i topljivost od samo 0,0002% (u rastaljenom čeliku), što ga čini gotovo netopivim u rastaljenom čeliku;
Sinergistička reakcija:Silicij reagira s FeO u rastaljenom čeliku (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe), smanjujući sadržaj kisika u rastaljenom čeliku i sprječavajući stvaranje teško{2}}-uklonivih sulfata (kao što je CaSO₄) pomoću kisika i sumpora, stvarajući tako redukcijsko okruženje za reakciju kalcij-sumpora;
Termodinamička prednost:Potencijal elektrode kalcija mnogo je niži od potencijala sumpora, čime se osigurava da se kalcij preferirano spaja sa sumporom, čineći reakciju odsumporavanja nepovratnom.
(2) CaS flotacija i separacija: ključni korak u odsumporavanju
Pogonski čimbenici razlike u gustoći:CaS ima puno manju gustoću od rastaljenog čelika, prirodno pokazujući tendenciju plutanja;
Poboljšani faktori razdvajanja:Miješanje rastaljenog čelika ubrzava agregaciju CaS čestica, povećavajući brzinu flotacije za 2-3 puta;
Adsorpcija troske:Nakon što ispliva na površinu rastaljenog čelika, CaS se adsorbira na CaO-SiO₂-Al₂O₃ trosku i ispušta s troskom, dovršavajući odsumporavanje.
(3) Kvantificiranje učinka odsumporavanja i čimbenika utjecaja
Osnovni podaci o učinku:
Konvencionalna količina dodatka (0,1%-0,3% mase rastaljenog čelika):Može smanjiti sadržaj sumpora u rastaljenom čeliku s 0,05%-0,08% na ispod 0,01%, postižući stopu odsumporavanja od 80%-90%;
Visoko{0}}rafiniranje čelika (dodatni iznos 0,3%-0,5% + LF rafiniranje u peći):Sadržaj sumpora može se smanjiti ispod 0,005% (standard za čelik s ultra-niskim sadržajem sumpora), sa stopom odsumporavanja većom ili jednakom 93%.
Ključni čimbenici utjecaja:
Sastav legure:SiCa legura sa sadržajem 30%-32% Ca i 60%-62% Si pokazuje najbolju učinkovitost odsumporavanja. Prenizak sadržaj kalcija (<28%) will lead to a 15%-20% decrease in desulfurization rate.
Temperatura čelika:Brzina reakcije odsumporavanja najveća je na 1550-1600 stupnjeva. Ispod 1500 stupnjeva, učinkovitost reakcije smanjuje se za 30%.
Sadržaj kisika:Kada je početni sadržaj kisika u rastaljenom čeliku manji ili jednak 50 ppm, stopa odsumporavanja je 25% veća nego kada je sadržaj kisika 80-100 ppm. Deoksidacijski učinak silicija je ključan.
Primjena i prilagodba CaSi legure u različitim fazama proizvodnje čelika
(1) Konvertorska proizvodnja čelika (konačno odsumporavanje)
Logika aplikacije:
Dodano u kasnijoj fazi pretvarača, koristeći turbulentno miješanje rastaljenog čelika za početno smanjenje sadržaja sumpora, postavljajući temelj za kasniju rafinaciju;
Parametri procesa:
Količina dodatka 0,1% -0,2%, temperatura rastaljenog čelika 1600-1650 stupnjeva, argon miješa 5-8 minuta tijekom točenja, stopa odsumporavanja može doseći 70%-75%;
Prikladni scenariji:
Početna desulfurizacija običnog ugljičnog čelika i niskolegiranog čelika, smanjenje sadržaja sumpora na 0,02%-0,03%.
(2) Rafiniranje u LF peći (duboka desulfurizacija)
Logika aplikacije:
Pod redukcijskom atmosferom LF peći, silicij-kalcijeva legura se kombinira s agensima za -oblikovanje troske kao što su vapno i fluorit kako bi se postiglo duboko odsumporavanje;
Parametri procesa:
Količina dodatka 0,2%-0,5%, bazičnost troske kontrolirana na 1,8-2,2, intenzitet miješanja argonom 0,4-0,6 m/s, vrijeme pročišćavanja 30-40 minuta, sadržaj sumpora može se smanjiti na ispod 0,005%;
Prikladni scenariji:
Proizvodnja čelika s ultra-niskim sadržajem sumpora kao što su visokokvalitetni-legirani čelik, nehrđajući čelik i čelik za ležajeve.
(3) Zaštitno lijevanje kontinuiranog lijevanja (terminalno odsumporavanje)
Logika aplikacije:
Žica od legure kalcij silicija (promjer 10-13 mm) dovodi se u kristalizator kroz dodavač žice kako bi se uklonile količine zaostalog sumpora u tragovima u rastaljenom čeliku;
Parametri procesa:
Brzina dodavanja žice 3-5 m/s, količina dodavanja žice 0,05%-0,1%, što može dodatno smanjiti sadržaj sumpora na ispod 0,003%, izbjegavajući vruće krte nedostatke u kontinuirano lijevanoj gredici.
Kontrolne točke odabira i upotrebe
(1) Logika odabira: Uskladite kvalitetu legure prema zahtjevima čelika
| Vrsta čelika | Preporučeni stupnjevi legure silicija-kalcija | Zahtjevi za osnovne komponente (Ca/Si) | Mete za odsumporavanje |
| Obični ugljični čelik | CaSi3060 | 30%/60% | S Manje od ili jednako 0,02%, stopa odsumporavanja Veća ili jednaka 75% |
| Niskolegirani čelik | CaSi3262 | 32%/62% | S Manje od ili jednako 0,01%, stopa odsumporavanja Veća ili jednaka 85% |
| Vrhunski-čelik s ultra-niskim sadržajem sumpora | CaSi3560 | 35%/60% | S Manje od ili jednako 0,005%, stopa odsumporavanja Veća ili jednaka 93% |
(2) Mjere opreza pri uporabi
Kontrola količine dodatka:
Excessive addition (>0,6%) može lako dovesti do prekomjernog sadržaja kalcija u rastaljenom čeliku, stvarajući uključke CaO i utječući na udarnu žilavost čelika (smanjenje za 10%-15%).
Vrijeme dodavanja:
Počnite dodavati kada konverter ispusti 1/3 čelika kako biste izbjegli prerano dodavanje koje bi moglo uzrokovati oksidaciju kalcija (stopa sagorijevanja-kalcija raste s 10%-15% na više od 30%).
Zaštita pohrane:
Čuvati u suhom, zatvorenom okruženju kako bi se izbjegla oksidacija vlage (stvaranje Ca(OH)₂, smanjenje aktivnosti odsumporavanja). Razdoblje skladištenja ne smije biti duže od 6 mjeseci.
Sigurnosna zaštita:
Kalcij je zapaljiv. Držite se dalje od otvorenog plamena tijekom dodavanja i koristite aparat za gašenje požara suhim prahom kako biste spriječili prskanje čestica legure i izazivanje požara.
Trendovi u industriji: Nadogradnja smjerova za odsumporavanje legura kalcija i silicija
Kompozitna obrada:Razvijanje kompozitnih sredstava za odsumporavanje "silicij-kalcij-barij" i "silicij-kalcij-aluminij." Barij i aluminij mogu dodatno poboljšati stopu iskorištenja kalcija (od 60%-70% do preko 80%), povećavajući stopu odsumporavanja za 5%-10%.
Profinjena obrada:Prilagođavanje sastava za različite vrste čelika (kao što su legure s ultra-silicijem-kalcijem s niskim-sumporom-kalcijem) kako bi se zadovoljili strogi zahtjevi za nečistoće vrhunskih-čelika.
Zelena obrada:Korištenje zelene električne energije za taljenje silicij kalcijevih legura, smanjenje emisije ugljika i optimiziranje proizvodnih procesa kako bi se smanjio sadržaj štetnih nečistoća (kao što su P i S) u leguri.
