Cơ chế khử oxy: CaSi hoạt động như thế nào trong thép nóng chảy

Hiệu quả của hợp kim canxi silic bắt nguồn từ các đặc tính luyện kim bổ sung của hai nguyên tố hoạt động của nó. Silicon và canxi lần lượt hoạt động để loại bỏ oxy và biến đổi các tạp chất phi kim loại.

Giai đoạn 1: Quá trình khử oxy sơ cấp bằng silicon-

Khihợp kim canxi silicđược thêm vào thép lỏng, thành phần silicon sẽ phản ứng đầu tiên với oxy hòa tan. Silicon có ái lực mạnh với oxy và dễ dàng tạo thành silica (SiO₂) theo phản ứng [Si] {{1}[O] → (SiO₂). Bước khử oxy chính này làm giảm nhanh chóng hàm lượng oxy hòa tan trong hỗn hợp nóng chảy, làm giảm thế oxy và tạo điều kiện nhiệt động thuận lợi cho các phản ứng canxi tiếp theo.

Sản phẩm khử oxy hóa silicon, SiO₂, thường ở dạng lỏng hoặc hòa tan một phần trong xỉ ở nhiệt độ luyện thép. Bởi vì silicon có mặt với số lượng đáng kể trong hợp kim CaSi, nên quá trình khử oxy ban đầu này diễn ra hiệu quả mà không cần bổ sung thêm ferrosilicon riêng biệt.

Giai đoạn 2: Khử oxy hóa và khử lưu huỳnh sâu nhờ canxi-

Canxi có ái lực với oxy thậm chí còn mạnh hơn silicon. Một khi silicon đã làm giảm lượng oxy lớn, canxi sẽ tham gia vào quá trình khử oxy sâu, tiếp tục hạ tổng lượng oxy xuống mức rất thấp. Phản ứng [Ca] + [O] → (CaO) diễn ra với năng lượng tự do Gibbs âm cao, làm cho canxi trở thành một trong những chất khử oxy mạnh nhất hiện có ở dạng hợp kim sắt.

Ngoài quá trình khử oxy, canxi còn phản ứng với lưu huỳnh hòa tan để tạo thành canxi sunfua (CaS), chất này phân chia thành pha xỉ. Kết hợp với hệ thống xỉ bazơ thích hợp, cơ chế này có thể đạt được hàm lượng lưu huỳnh dưới 0,001% trong sản phẩm thép cuối cùng. Khả năng khử lưu huỳnh-khử oxy kép giúp phân biệthợp kim CaSitừ các chất khử oxy-một nguyên tố.

Sửa đổi hòa nhập: Lợi thế quan trọng

Có lẽ chức năng luyện kim quan trọng nhất của canxi trong sản xuất thép là biến đổi tạp chất. Trong thép khử nhôm-, nhôm hòa tan phản ứng với oxy để tạo thành các thể vùi alumina rắn (Al₂O₃) có điểm nóng chảy trên 2050 độ . Những cụm cứng này tích tụ trong vòi phun dư thừa trong quá trình đúc liên tục, gây tắc nghẽn và khuyết tật bề mặt.

Khi canxi từ hợp kim CaSi phản ứng với các cụm alumina này, nó sẽ biến chúng thành các hợp chất aluminat canxi lỏng như 12CaO·7Al₂O₃ (mayenite), với nhiệt độ nóng chảy dưới 1400 độ. Những chất lỏng này có dạng hình cầu, dễ biến dạng trong quá trình cán nóng và không làm tắc vòi phun. Kết quả là thép sạch hơn và quá trình đúc liên tục đáng tin cậy hơn.

Ứng dụng theo mác thép

Các loại thép khác nhau đặt ra những yêu cầu khác nhau về kiểm soát quá trình khử oxy và tạp chất. Nhóm kỹ thuật của chúng tôi đề xuất các loại CaSi và phương pháp bổ sung dựa trên ứng dụng mục tiêu.

• Thép IF/ULC

  Quảng cáo xen kẽ-Miễn phí & Siêu{1}}Thép có hàm lượng cacbon thấp

  Những loại này yêu cầu tổng lượng oxy cực kỳ thấp và hình thái vùi được kiểm soát.Ca31Si60thường được thêm vào sau khi khử oxy hóa nhôm để biến đổi các tạp chất alumina thành aluminat canxi lỏng, đảm bảo tấm cán nguội-không có khuyết tật-cho các tấm ô tô lộ ra ngoài.

• thép đường ống

  API Line Pipe & Sour-Cấp dịch vụ

  Thép làm đường ống yêu cầu hàm lượng lưu huỳnh rất thấp để có khả năng chống nứt do hydro- gây ra.hợp kim CaSicung cấp kết hợp khử lưu huỳnh và bao gồm hình cầu. Thông lệ điển hình là thêm 0,5–2,0 kg mỗi tấn tùy thuộc vào điều kiện lưu huỳnh và xỉ ban đầu.

• Thép chịu lực

  Thép chịu lực & bánh răng

  Các tạp chất phi kim loại là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng mỏi ở vòng bi. Việc xử lý canxi biến đổi các chất tạo chuỗi alumina có hại thành aluminat canxi hình cầu lành tính, cải thiện đáng kể tuổi thọ mỏi và độ bền tiếp xúc.

• thép không gỉ

  Các lớp không gỉ Austenitic & Duplex

  Trong sản xuất thép không gỉ, canxi silic đóng vai trò là chất khử oxy và chất biến tính bao gồm trong quá trình tinh chế AOD hoặc lò rót. Đặc điểm-carbon thấp của các loại CaSi tiêu chuẩn (C Nhỏ hơn hoặc bằng 0,8%) giúp giảm thiểu khả năng hấp thụ carbon trong quá trình xử lý.

• Bình áp lực

  Thép nồi hơi & bình chịu áp lực

  Các loại này yêu cầu hàm lượng lưu huỳnh và tạp chất được kiểm soát để có khả năng hàn và độ bền. Việc xử lý canxi silic trong lò lò nung đạt được mức độ sạch cần thiết trong khi vẫn duy trì được độ ổn định của quy trình.

• Thép đường sắt

  Đường sắt hạng nặng-và đường sắt tốc độ cao-

  Thép đường ray được hưởng lợi từ việc giảm lượng oxit và sunfua để chống lại hiện tượng nứt do mỏi khi tải bánh xe theo chu kỳ. Việc xử lý canxi cải thiện khả năng biến dạng vùi và giảm các vị trí bắt đầu vết nứt bên trong.

Câu hỏi thường gặp