Ca-Si-Legierung: Fördert metallurgische Exzellenz und Einsparungen

Die Si-Ca-Legierung ist eine zusammengesetzte Ferrolegierung mit Silizium und Kalzium als Kernbestandteilen, ergänzt durch geringe Mengen an Verunreinigungselementen wie Eisen, Aluminium und Kohlenstoff. Aufgrund seiner hervorragenden metallurgischen Eigenschaften ist es zu einem unverzichtbaren Schlüsselhilfsstoff bei der Herstellung von hochwertigem Stahl und Gusseisen geworden. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Diskussion unter drei Gesichtspunkten: Vorbereitungsmethode, Leistungsvorteile und Anwendungsbereiche:

I. Vorbereitungsmethode
1. Rohstoffauswahl und -dosierung: Die wichtigsten Rohstoffe sind Kieselsäure (liefert Silizium), Kalk (liefert Kalzium) und Koks (als Reduktionsmittel und exothermes Mittel). Die Reinheit der Rohstoffe wird streng kontrolliert, um den Eintrag von Verunreinigungen zu reduzieren. Je nach angestrebter Produktqualität (gemäß YB 525-65-Standard beträgt der Kalziumgehalt nicht weniger als 24 %, 28 % oder 31 %) werden die Anteile der einzelnen Rohstoffe genau angepasst, um die Grundlage für die Schmelzreaktion zu legen.

2. Hochtemperatur-Schmelzprozess: Die portionierten Rohstoffe werden in einen Unterpulverofen eingespeist und in einer stark reduzierenden Atmosphäre bei 1500-1800 Grad geschmolzen. Während des Schmelzprozesses bilden Kalk und Siliziumdioxid zunächst eine niedrig-schmelzende-Kalziumsilikatschlacke, die den Reduktionsreaktionsprozess beeinflusst. Gleichzeitig verflüchtigen sich Calcium und Silizium bei hohen Temperaturen leicht (Verlustrate jeweils ca. 10 %) und die Zwischenprodukte Calciumcarbid (CaC₂) und Siliciumcarbid (SiC) nehmen an Folgereaktionen teil. Aufgrund der geringen Dichte der Silizium-Kalzium-Legierung neigt diese dazu, sich im oberen Teil des Schmelzbades zu konzentrieren, was spezielle Maßnahmen erfordert, um die Legierung beim Abstich effektiv von der Schlacke zu trennen.

3. Mainstream-Schmelzmethoden: Zu den in der industriellen Produktion häufig verwendeten Methoden gehören die Mischbeschickung, die Schichtbeschickung, die Calciumcarbid-Methode und die thermische Reduktionsmethode mit Elektrosilizium. Dabei handelt es sich allesamt um schlackenbasierte Schmelzmodi, die an unterschiedliche Produktionsmaßstäbe und Produktanforderungen angepasst werden können.

4. Formen und Sortieren: Nach dem Schmelzen wird die Legierung abgekühlt und zu natürlichen Blöcken geformt, dann zerkleinert und in Standardblöcke (10-60 mm) oder Silizium-Kalzium-Pulver (0–3 mm) gesiebt, um den morphologischen Anforderungen verschiedener Anwendungen gerecht zu werden.

II. Leistungsvorteile

1. Hervorragende Verbundreinigungskapazität: Sowohl Kalzium als auch Silizium haben eine starke Affinität zu Sauerstoff, und Kalzium kann sich auch effizient mit Elementen wie Schwefel, Stickstoff, Wasserstoff und Kohlenstoff verbinden. Dies verleiht der Silizium-Kalzium-Legierung mehrere Funktionen, einschließlich Desoxidation, Entschwefelung, Entgasung und Schwefelfixierung, wodurch der Gehalt an Verunreinigungen im geschmolzenen Stahl deutlich reduziert wird und zur Produktion von sauberem Stahl beigetragen wird.

2. Hocheffizienter und stabiler Desoxidationseffekt: Seine Desoxidationskapazität ist herkömmlichen Desoxidationsmitteln für Aluminium überlegen. Bei den Desoxidationsprodukten handelt es sich um größere Partikel, die das Schweben und Trennen erleichtern und die Rückstände nicht-metallischer Einschlüsse im Stahl verringern. Es kann auch die Form und Eigenschaften von Einschlüssen verändern und so verhindern, dass diese die Eigenschaften des Stahls negativ beeinflussen.

3. Optimierte Schmelz- und Verarbeitungsleistung: Die Zugabe von Kalzium zu geschmolzenem Stahl erzeugt einen starken exothermen Effekt. Wenn Kalzium in Kalziumdampf umgewandelt wird, rührt es die Stahlschmelze und fördert so die Flotation von Einschlüssen. Wenn Aluminium als endgültiges Desoxidationsmittel ersetzt wird, werden Probleme wie das Verstopfen der Pfannendüse und die Verstopfung der Tundish-Düse beim Stranggießen effektiv gelöst und die Kontinuität des Schmelzens sichergestellt.

4. Verbesserung der Kernmaterialleistung: Es reinigt nicht nur geschmolzenen Stahl und Eisen, sondern verbessert auch die Plastizität, Schlagzähigkeit und Fließfähigkeit von Stahl. Gleichzeitig optimiert es die Graphitmorphologie und -verteilung im Gusseisen und verbessert so die gesamten mechanischen Eigenschaften des fertigen Materials.

III. Anwendungsbereiche
1. Stahlindustrie
Geeignet für die Herstellung herkömmlicher Stahlsorten wie hoch{0}Qualitätsstahl, kohlenstoffarmer-Stahl, Edelstahl und Schienenstahl sowie Sonderlegierungen wie Nickel-basierte Legierungen und Titan-basierte Legierungen. Es dient als Kerndesoxidationsmittel, Entschwefelungsmittel und Einschlussmodifikator und kontrolliert den Sauerstoff- und Schwefelgehalt auf extrem niedrige Werte.

Kann als Heizmittel bei der Konverterstahlherstellung verwendet werden, um Temperaturverluste während des Schmelzprozesses auszugleichen; In der Pfannenmetallurgie kann es durch Pulverinjektion oder Kerndrahtzuführung präzise zugesetzt werden, um eine präzise Kontrolle der Zusammensetzung des geschmolzenen Stahls zu erreichen.

2. Gießereiindustrie
Wird als Impfmittel für Gusseisen verwendet und fördert die Bildung von feinkörnigem oder kugelförmigem Graphit, was zu einer gleichmäßigeren Graphitverteilung in grauem Gusseisen führt, die Neigung zu weißem Gusseisen verringert und die Bearbeitbarkeit und mechanische Stabilität von Gusseisen verbessert.

Als Zusatzstoff bei der Herstellung von duktilem Eisen erhöht es den Siliziumgehalt und entschwefelt es, reinigt effektiv geschmolzenes Eisen, reduziert Mängel wie Porosität und Einschlüsse in Gussteilen und optimiert die Qualität von Gusseisenprodukten.

3. Andere Anwendungen
Wird häufig in speziellen Szenarien mit strengen Anforderungen an Materialreinheit und -leistung eingesetzt, beispielsweise bei der Herstellung von Spezialstählen, die im High-End-Maschinenbau und in der Luft- und Raumfahrtindustrie benötigt werden, und bietet Materialsicherheit für kritische Komponenten.