Koja je uloga kalcijevog silicija u proizvodnji čelika?

Jedna od primarnih funkcija CASI -ja u proizvodnji čelika jedeoksidacija. Tijekom procesa proizvodnje čelika, kisik se neizbježno unosi u rastopljeni čelik. Ako ostane neprovjeren, ovaj kisik može formirati željezni okside, koji štete mehaničkim svojstvima čelika. Silicijski kalcij djeluje kao moćno deoksidirajuće sredstvo. Kada se dodaju rastopljeni čelik, kalcij i silicij u njemu reagiraju s kisikom. Silicij ima snažan afinitet prema kisiku i formira silicijev dioksid (SiO₂). Istodobno, kalcij reagira s kisikom kako bi nastao kalcijev oksid (CAO). Ti oksidi tada ili plutaju na površinu rastaljenog čelika kao šljake ili se uklanjaju drugim postupcima rafiniranja. Učinkovitom uklanjanjem kisika, kalcijev silicij pomaže u smanjenju stvaranja inkluzija u čelik, što zauzvrat poboljšava čistoću čelika i njegova mehanička svojstva poput snage, žilavosti i duktilnosti.

Uključivanja čelika, iako smanjena broja deoksidacije, još uvijek mogu biti prisutna. Međutim, vrsta, veličina i raspodjela ovih inkluzija mogu se modificirati pomoću kalcijevog silicija. Kalcij u kalcijevom silicij reagira sa sumporom i uključenjima koji sadrže kisik. Na primjer, može pretvoriti tvrde i lomljive inkluzije mangana sulfida (MNS) u uključene i manje štetne inkluzije kalcijevog sulfida (CAS). Ova izmjena inkluzija je bitna jer oblik i priroda uključivanja mogu utjecati na performanse čelika. Zaobljena uključivanja imaju manje vjerojatnosti da će djelovati kao podizači stresa, što znači da je čelik manje sklon pucanju i ima bolju otpornost na umor. U aplikacijama u kojima je čelik podvrgnut ponovljenom stresu, kao što su u automobilskim dijelovima ili mehaničkim komponentama, uloga kalcijevog silicija u modifikaciji uključivanja postaje osobito kritična.

Sumpor je nečistoća u čeliku koja može uzrokovati vruću kratkoću, stanje u kojem čelik postaje krhki na visokim temperaturama i sklon je pucanju tijekom vrućih radnih procesa poput kovanja ili valjanja. Kalcijev silicij je učinkovito sredstvo za odstupanje. Kalcij u kalcijevom silicijum reagira sa sumporom u rastaljenom čeliku kako bi nastao kalcijev sulfid (CAS). CAS ima visoku točku taljenja i malu topljivost u rastopljenom čeliku, tako da se taloži i može se ukloniti zajedno sa šljakom. Smanjivanjem sadržaja sumpora u čeliku, kalcijev silicij pomaže u poboljšanju vruće obradivosti čelika i njegove ukupne kvalitete. To je posebno važno u proizvodnji čelika visoke kvalitete za primjene u kojima su potrebne dobre formabilnosti i visoke temperaturne performanse, poput proizvodnje bešavnih cijevi za naftnu i plinsku industriju.

Kalcijev silicij također igra ulogu u pročišćavanju zrna u čeliku. Fine zrno u čeliku povezana je s poboljšanim mehaničkim svojstvima. Dodavanje kalcijevog silicija rastopljenom čeliku može djelovati kao mjesta nukleacije za stvaranje novih žitarica tijekom očvršćivanja. Kako se čelik hladi i učvršćuje, ova mjesta potiču rast većeg broja manjih zrna, a ne manji broj većih žitarica. Finija struktura zrna rezultira povećanom snagom, žilavošću i boljom otpornošću na koroziju. U građevinskoj industriji, na primjer, čelik s rafiniranom zrnom strukturom zbog uporabe kalcijevog silicija preferira se za građevinske strukture jer može učinkovitije izdržati veća opterećenja i naprezanja okoliša.

U procesu kontinuiranog lijevanja, koji se široko koristi u modernoj proizvodnji čelika, sposobnost rastopljenog čelika da nesmetano teče i da se ravnomjerno učvrsti. Kalcijev silicij može poboljšati odljevanost čelika. Izmjenom površinske napetosti i viskoznosti rastaljenog čelika osigurava da se čelik može baciti u različite oblike s manje oštećenja. Prisutnost kalcija i silicija u rastopljenom čeliku pomaže u smanjenju stvaranja površinskih oštećenja poput pukotina i poroznosti tijekom lijevanja. To dovodi do većeg prinosa proizvoda visoke kvalitete i smanjuje potrebu za obradom i ponovnim obradom lijevanja, povećavajući na taj način ukupnu učinkovitost procesa proizvodnje čelika.