Leghe di calcio-siliciosono composti principalmente da calcio (Ca) e silicio (Si), con alcuni elementi come bario e alluminio, che ne supportano l'adattabilità a varie applicazioni:
Gamma di composizione:Ca 28%-35%, Si 55%-65%, impurità Al Inferiore o uguale a 2,0%, S Inferiore o uguale a 0,04%, P Inferiore o uguale a 0,04%
Proprietà fisiche:Punto di fusione 1250-1350 gradi, densità 2,5-2,8 g/cm³, in forma grumosa (5-30 mm) o granulare (1-10 mm), che mostra una forte attività chimica alle alte temperature.
Funzioni principali:Integrando desolforazione, disossidazione, lega e raffinazione del grano, è un "agente composito multi-funzionale" nell'industria metallurgica.
Scenari applicativi principali della lega di silicio e calcio
(1) Industria siderurgica: materia prima fondamentale per la desolforazione, la disossidazione e la formazione di leghe
La lega di silicio-calcio è un materiale funzionale composito ad alta-efficienza nel settore della produzione dell'acciaio, particolarmente adatto per la produzione di acciaio di fascia alta-e di acciaio a bassissimo-zolfo di zolfo. Le sue applicazioni principali sono le seguenti:
Desolforazione profonda:
Meccanismo d'azione:Il calcio reagisce con lo zolfo con energia libera estremamente bassa, generando spontaneamente CaS (punto di fusione 2450 gradi, quasi insolubile nell'acciaio fuso) ad alte temperature. Il silicio disossida e contemporaneamente ottimizza l'ambiente di reazione (inglese: Ca + S → CaS, Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe);
Effetto quantitativo:L'aggiunta dello 0,1%-0,5% può ridurre il contenuto di zolfo dell'acciaio fuso dallo 0,05%-0,08% a meno dello 0,01% (standard per acciaio a bassissimo contenuto di zolfo), ottenendo un tasso di desolforazione dell'80%-95%;
Scenari idonei: gradi di acciaio-di fascia alta sensibili al contenuto di zolfo, come acciaio per cuscinetti, acciaio per molle e acciaio inossidabile.
Disossidazione ad alta-efficienza:
Meccanismo d'azione:Il calcio ha una capacità disossidante più forte dell'alluminio e del silicio. Può reagire con l'ossigeno e gli ossidi nell'acciaio fuso per formare CaO e può anche ridurre le inclusioni di Al₂O₃ (formando CaO・Al₂O₃ a basso-punto di fusione-), che vengono facilmente rimosse mediante flottazione.
Effetto quantitativo:Con un'aggiunta dello 0,2%-0,3%, il contenuto di ossigeno nell'acciaio fuso diminuisce da 80-100 ppm a 20-30 ppm, la quantità totale di inclusioni di ossido diminuisce del 60%-70% e il tasso di difetti superficiali delle billette di acciaio diminuisce dall'1,2% allo 0,3%.
Scenari adatti:Produzione di acciaio basso-legato ad alta-resistenza e acciaio al silicio elettrico, che migliora le prestazioni di lavorazione e la durata di servizio dell'acciaio.
Miglioramento delle prestazioni e delle leghe:
Meccanismo d'azione: Gli atomi di calcio e silicio sono incorporati nel reticolo della ferrite, causando la distorsione del reticolo, ostacolando il movimento delle dislocazioni e affinando la dimensione dei grani;
Effetto quantitativo:L'aggiunta dello 0,1%-0,2% di lega di ferrosilicio e calcio all'acciaio strutturale bassolegato aumenta la resistenza alla trazione del 10%-15% e la resistenza agli urti (-20 gradi) del 20%-30%, rendendolo adatto per macchinari di ingegneria e acciaio per ponti;
(2) Industria della fonderia: componenti principali dell'inoculante e dell'agente sferoidizzante
La lega SiCa viene utilizzata principalmente nella produzione di ghisa grigia e ghisa duttile per migliorare l'uniformità della struttura della fusione e delle proprietà meccaniche:
Applicazione dell'inoculante:
Meccanismo d'azione:Promuove la precipitazione della grafitizzazione, affina i grani di grafite e la struttura della matrice ed evita la tendenza alla ghisa bianca;
Effetto quantitativo:L'aggiunta dello 0,1%-0,3% di lega granulare di ferro calcio silicio (1-3 mm) (ghisa grigia) aumenta la resistenza alla trazione dei pezzi fusi da 200 MPa a 280 MPa e migliora la resistenza agli urti. 133%, tasso di scarto ridotto dall'8% al 3%; Adatto per: Fusioni di precisione come blocchi motore e basamenti di macchine utensili.
Componenti dell'agente sferoidizzante:
Meccanismo d'azione:Utilizzato in combinazione con magnesio ed elementi di terre rare (comeleghe di silicio calcio bario) per promuovere la cristallizzazione della grafite in forme sferiche, migliorando la tenacità e la resistenza della ghisa duttile;
Effetto:Il tasso di sferoidizzazione può raggiungere oltre il 90%, resistenza alla trazione della ghisa duttile maggiore o uguale a 450 MPa, allungamento maggiore o uguale al 10%, adatto per parti portanti-come alberi a gomiti e ingranaggi di automobili;
Vantaggi:Rispetto ai singoli agenti sferoidizzanti del magnesio, le leghe di calcio-silicio possono ridurre il tasso di combustione-del magnesio del 15%-20%, riducendo i costi di produzione.
(3) Produzione di ferroleghe: agente di riduzione e raffinazione- ad alta efficienza
Le leghe CaSi, grazie alle loro forti proprietà riducenti e al basso contenuto di carbonio (inferiore o uguale allo 0,1%), sono agenti riducenti ideali per la produzione di ferroleghe a basso-carbonio.
Applicazioni principali:
Meccanismo d'azione:Riduce gli ossidi di vanadio, titanio, niobio, ecc., per preparare ferrovanadio, ferrotitanio, ferroniobio, ecc. a basso-carbonio, evitando l'arricchimento di carbonio;
Scenari adatti:Produzione di ferroleghe di fascia alta-, utilizzate nei settori aerospaziale e dei materiali elettronici.
Funzione di raffinazione:Rimuove impurità come zolfo e fosforo dalle ferroleghe, migliorando la purezza del prodotto. Ad esempio, quando si produce ferromanganese di elevata-purezza, l'aggiunta di leghe di calcio e silicio riduce il contenuto di zolfo dallo 0,05% a meno dello 0,01%, soddisfacendo i requisiti della fusione dell'acciaio di fascia alta-.
(4) Altri scenari applicativi
Fusione di metalli non-ferrosi:Come agente affinante per le leghe di alluminio e rame, rimuove le impurità di ossigeno e zolfo, migliorando la purezza e la fluidità del metallo; con un'aggiunta dello 0,3%-0,5%, il contenuto di ossigeno delle leghe di alluminio diminuisce da 50-80 ppm a 20-30 ppm, riducendo del 70% il tasso di difetto di porosità dei getti; Scenari adatti: produzione di leghe di alluminio aerospaziali e leghe di rame di precisione.
Materiali di saldatura:Come materia prima per bacchette di saldatura e rivestimenti di flusso, con un'aggiunta del 20%-30%, disossida e desolfora durante la saldatura, migliorando la resistenza della saldatura e la resistenza alla corrosione; resistenza alla trazione della saldatura maggiore o uguale a 400 MPa e tempo di resistenza alla corrosione in nebbia salina prolungato di 2 volte; Scenari adatti: Saldatura di macchinari e costruzioni.
Adattamento dell'applicazione e logica di selezione di diversi gradi di leghe CaSi
(1) Classi fondamentali e tabella di adattamento dell'applicazione
| Grado di lega di calcio e silicio | Componenti principali (Ca/Si) | Scenari applicativi principali | Aggiunta consigliata |
| CaSi3060 | 30%/60% | Disossidazione nella produzione dell'acciaio convenzionale, inoculazione di getti a bassa lega | 0,1%-0,2% (acciaieria), 0,1%-0,3% (colata) |
| CaSi3262 | 32%/62% | Desolforazione nella produzione di acciaio-di fascia alta, sferoidizzazione nella fusione di precisione | 0,2%-0,5% (produzione dell'acciaio), 0,2%-0,4% (colata) |
| CaSi3560 | 35%/60% | Affinazione di acciaio a bassissimo-zolfo di zolfo e agenti riducenti nella produzione di ferroleghe | 0,3%-0,5% (produzione dell'acciaio), lega 1,2-1,5 ton/ton (lega ferrosa) |
(2) Principi fondamentali di selezione
Priorità prestazionale:L'acciaio ad alto-grado e la fusione di precisione devono utilizzare gradi ad alto-calcio (Ca maggiore o uguale al 32%) per garantire effetti di desolforazione e disossidazione;
Saldo dei costi:L'acciaio comune e la fusione convenzionale dovrebbero utilizzare gradi di calcio medi- (Ca 30%-32%) per bilanciare prestazioni e costi;
Adattamento del processo:La produzione dell’acciaio dovrebbe utilizzare materiali a blocchi (5-30 mm), la fusione dovrebbe utilizzare materiali granulari (1-3 mm) e la produzione di ferroleghe dovrebbe utilizzare materiali a blocchi (10-50 mm).
