โลหะผสมแคลเซียมซิลิกอนโดยหลักแล้วประกอบด้วยแคลเซียม (Ca) และซิลิคอน (Si) โดยมีองค์ประกอบบางอย่าง เช่น แบเรียมและอะลูมิเนียม ซึ่งรองรับความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับการใช้งานต่างๆ:
ช่วงองค์ประกอบ:Ca 28%-35%, Si 55%-65%, สิ่งเจือปน Al น้อยกว่าหรือเท่ากับ 2.0%, S น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.04%, P น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.04%
คุณสมบัติทางกายภาพ:จุดหลอมเหลว 1250-1350 องศา ความหนาแน่น 2.5-2.8 ก./ซม. ในรูปแบบก้อน (5-30 มม.) หรือเป็นเม็ด (1-10 มม.) มีฤทธิ์ทางเคมีที่รุนแรงที่อุณหภูมิสูง
ฟังก์ชั่นหลัก:ด้วยการผสานรวมการกำจัดซัลเฟอร์ไรเซชัน ดีออกซิเดชัน การผสมโลหะผสม และการขัดเกลาเกรน ทำให้กลายเป็น "สารผสมเชิงซ้อน-ฟังก์ชัน" ในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา
สถานการณ์การใช้งานหลักของโลหะผสมแคลเซียมซิลิคอน
(1) อุตสาหกรรมการผลิตเหล็ก: วัตถุดิบหลักสำหรับการกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ดีออกซิเดชัน และโลหะผสม
โลหะผสมซิลิคอนแคลเซียมเป็นวัสดุเชิงฟังก์ชันคอมโพสิตที่มีประสิทธิภาพสูง-ในอุตสาหกรรมการผลิตเหล็ก เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตเหล็กกล้าคุณภาพสูง-และเหล็กกล้ากำมะถันต่ำพิเศษ- แอปพลิเคชันหลักมีดังนี้:
การกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์แบบลึก:
กลไกการออกฤทธิ์:แคลเซียมทำปฏิกิริยากับซัลเฟอร์ด้วยพลังงานอิสระต่ำมาก ทำให้เกิด CaS ขึ้นมาเอง (จุดหลอมเหลว 2,450 องศา เกือบไม่ละลายในเหล็กหลอมเหลว) ที่อุณหภูมิสูง ซิลิคอนจะกำจัดออกซิไดซ์และปรับสภาพแวดล้อมของปฏิกิริยาให้เหมาะสมไปพร้อมๆ กัน (อังกฤษ: Ca + S → CaS, Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe);
ผลเชิงปริมาณ:การเติม 0.1%-0.5% สามารถลดปริมาณซัลเฟอร์ของเหล็กหลอมเหลวจาก 0.05%-0.08% เหลือต่ำกว่า 0.01% (มาตรฐานเหล็กซัลเฟอร์ต่ำพิเศษ) ทำให้มีอัตราการกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่ 80%-95%;
สถานการณ์ที่เหมาะสม: เกรดเหล็กคุณภาพสูง-ที่ไวต่อปริมาณกำมะถัน เช่น เหล็กแบริ่ง เหล็กสปริง และสแตนเลส
การกำจัดออกซิเดชันที่มีประสิทธิภาพสูง-:
กลไกการออกฤทธิ์:แคลเซียมมีความสามารถในการกำจัดออกซิไดซ์ได้ดีกว่าอลูมิเนียมและซิลิคอน สามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและออกไซด์ในเหล็กหลอมเหลวเพื่อสร้าง CaO และยังสามารถลดการรวมตัวกันของ Al₂O₃ (ทำให้เกิดจุดหลอมเหลว-ต่ำ-จุด CaO・Al₂O₃) ซึ่งสามารถกำจัดออกได้ง่ายโดยการลอยอยู่ในน้ำ
ผลเชิงปริมาณ:ด้วยการเติม 0.2%-0.3% ปริมาณออกซิเจนในเหล็กหลอมเหลวจะลดลงจาก 80-100ppm เป็น 20-30ppm ปริมาณการรวมออกไซด์ทั้งหมดจะลดลง 60%-70% และอัตราข้อบกพร่องที่พื้นผิวของเหล็กแท่งยาวลดลงจาก 1.2% เป็น 0.3%
สถานการณ์ที่เหมาะสม:การผลิตเหล็กโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง-ต่ำและเหล็กซิลิกอนทางไฟฟ้า ปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผลและอายุการใช้งานของเหล็ก
การผสมและการเพิ่มประสิทธิภาพ:
กลไกการออกฤทธิ์: อะตอมของแคลเซียมและซิลิคอนถูกรวมเข้าไปในโครงเฟอร์ไรต์ ทำให้เกิดการบิดเบี้ยวของโครงตาข่าย ขัดขวางการเคลื่อนที่ของการเคลื่อนที่ และทำให้ขนาดเกรนละเอียดขึ้น
ผลเชิงปริมาณ:การเพิ่มโลหะผสมเฟอร์โรซิลิคอนแคลเซียม 0.1%-0.2% ให้กับเหล็กโครงสร้างโลหะผสมต่ำจะช่วยเพิ่มความต้านทานแรงดึง 10%-15% และความเหนียวในการรับแรงกระแทก (-20 องศา ) 20%-30% ทำให้เหมาะสำหรับเครื่องจักรทางวิศวกรรมและเหล็กสะพาน
(2) อุตสาหกรรมโรงหล่อ: ส่วนประกอบหลักของสารตั้งต้นและสาร Spheroidizing
โลหะผสม SiCa ใช้เป็นหลักในการผลิตเหล็กหล่อสีเทาและเหล็กดัดเพื่อปรับปรุงความสม่ำเสมอของโครงสร้างการหล่อและคุณสมบัติทางกล:
การใช้หัวเชื้อ:
กลไกการออกฤทธิ์:ส่งเสริมการตกตะกอนของกราไฟท์ ปรับแต่งเกรนของกราไฟท์และโครงสร้างเมทริกซ์ และหลีกเลี่ยงแนวโน้มของเหล็กหล่อสีขาว
ผลเชิงปริมาณ:การเพิ่มเฟอร์โรแคลเซียมซิลิกอนอัลลอยด์แบบละเอียด 0.1%-0.3% (1-3 มม.) (เหล็กหล่อสีเทา) จะเพิ่มความต้านทานแรงดึงของการหล่อจาก 200MPa เป็น 280MPa และปรับปรุงความทนทานต่อแรงกระแทก . 133% อัตราของเสียลดลงจาก 8% เป็น 3%; เหมาะสำหรับ: การหล่อที่มีความแม่นยำ เช่น เสื้อสูบและฐานเครื่องมือกล
ส่วนประกอบของสาร Spheroidizing:
กลไกการออกฤทธิ์:ใช้ร่วมกับแมกนีเซียมและธาตุหายาก (เช่นโลหะผสมแคลเซียมแบเรียมซิลิคอน) เพื่อส่งเสริมการตกผลึกของกราไฟท์เป็นรูปร่างทรงกลม ปรับปรุงความเหนียวและความแข็งแรงของเหล็กดัด
ผล:อัตราการทำให้เกิดทรงกลมสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 90% ความต้านทานแรงดึงของเหล็กดัดมากกว่าหรือเท่ากับ 450MPa การยืดตัวมากกว่าหรือเท่ากับ 10% เหมาะสำหรับโหลด-ชิ้นส่วนแบริ่ง เช่น เพลาข้อเหวี่ยงและเกียร์ของรถยนต์
ข้อดี:เมื่อเปรียบเทียบกับสารแมกนีเซียมสเตียรอยด์ตัวเดียว แคลเซียมซิลิกอนอัลลอยด์สามารถลดอัตราการเผาผลาญแมกนีเซียม{0}}ได้ 15%-20% ซึ่งช่วยลดต้นทุนการผลิตได้
(3) การผลิตเฟอร์โรอัลลอย: สารลดขนาดและการกลั่นประสิทธิภาพสูง-
โลหะผสม CaSi มีคุณสมบัติรีดิวซ์สูงและมีปริมาณคาร์บอนต่ำ (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.1%) จึงเป็นสารรีดิวซ์ที่เหมาะสำหรับการผลิตเฟอร์โรอัลลอยคาร์บอนต่ำ-
การใช้งานหลัก:
กลไกการออกฤทธิ์:ลดออกไซด์ของวานาเดียม ไทเทเนียม ไนโอเบียม ฯลฯ เพื่อเตรียม-คาร์บอนเฟอร์โรวาเนเดียม เฟอร์โรติแทนเนียม เฟอร์โรนีโอเบียม ฯลฯ ต่ำ โดยหลีกเลี่ยงการเสริมสมรรถนะคาร์บอน
สถานการณ์ที่เหมาะสม:การผลิตเฟอร์โรอัลลอยระดับสูง-ที่ใช้ในสาขาการบินและอวกาศและวัสดุอิเล็กทรอนิกส์
ฟังก์ชั่นการกลั่น:ขจัดสิ่งเจือปน เช่น ซัลเฟอร์และฟอสฟอรัส ออกจากเฟอร์โรอัลลอย ช่วยเพิ่มความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างเช่น เมื่อผลิตเฟอร์โรแมงกานีสที่มีความบริสุทธิ์สูง- การเติมโลหะผสมแคลเซียมซิลิกอนจะช่วยลดปริมาณซัลเฟอร์จาก 0.05% เหลือต่ำกว่า 0.01% ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดของการถลุงเหล็กคุณภาพสูง-
(4) สถานการณ์การใช้งานอื่น ๆ
การถลุงโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก:ในฐานะตัวแทนการกลั่นสำหรับโลหะผสมอลูมิเนียมและทองแดง ช่วยขจัดสิ่งเจือปนของออกซิเจนและซัลเฟอร์ ปรับปรุงความบริสุทธิ์และความลื่นไหลของโลหะ ด้วยการเติม 0.3%-0.5% ปริมาณออกซิเจนของโลหะผสมอลูมิเนียมจะลดลงจาก 50-80ppm เป็น 20-30ppm ซึ่งจะช่วยลดอัตราข้อบกพร่องของรูพรุนของการหล่อลง 70% สถานการณ์ที่เหมาะสม: โลหะผสมอลูมิเนียมการบินและอวกาศและการผลิตโลหะผสมทองแดงที่มีความแม่นยำ
วัสดุเชื่อม:ในฐานะที่เป็นวัตถุดิบสำหรับแท่งเชื่อมและการเคลือบฟลักซ์ด้วยการเติม 20% -30% จะทำการดีออกซิไดซ์และกำจัดซัลเฟอร์ไดซ์ระหว่างการเชื่อม ปรับปรุงความแข็งแรงของการเชื่อมและความต้านทานการกัดกร่อน ความต้านทานแรงดึงของการเชื่อมมากกว่าหรือเท่ากับ 400MPa และความต้านทานการกัดกร่อนของสเปรย์เกลือขยายออกไป 2 เท่า สถานการณ์ที่เหมาะสม: การเชื่อมการก่อสร้างและเครื่องจักร
ตรรกะการปรับตัวและการเลือกใช้งานของโลหะผสม CaSi เกรดต่างๆ
(1) ตารางเกรดหลักและการปรับการใช้งาน
| เกรดโลหะผสมแคลเซียมซิลิคอน | ส่วนประกอบหลัก (Ca/Si) | สถานการณ์การใช้งานหลัก | แนะนำเพิ่มเติม |
| CaSi3060 | 30%/60% | ดีออกซิเดชันในการผลิตเหล็กทั่วไป การเพาะเชื้อในการหล่อโลหะผสมต่ำ- | 0.1%-0.2% (การผลิตเหล็ก), 0.1%-0.3% (การหล่อ) |
| CaSi3262 | 32%/62% | การกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในการผลิต-การผลิตเหล็กขั้นสูง การทำให้เป็นทรงกลมในการหล่อที่มีความแม่นยำ | 0.2%-0.5%(การผลิตเหล็ก),0.2%-0.4%(การหล่อ) |
| CaSi3560 | 35%/60% | การกลั่นเหล็กกล้ากำมะถันต่ำพิเศษ- สารรีดิวซ์ในการผลิตโลหะผสมเฟอร์โรอัลลอย | 0.3% -0.5% (การผลิตเหล็ก), โลหะผสม 1.2-1.5 ตัน / ตัน (โลหะผสมเฟอร์โร) |
(2) หลักการคัดเลือกแกนกลาง
ลำดับความสำคัญของประสิทธิภาพ:เหล็กเกรดสูง-และการหล่อที่มีความแม่นยำควรใช้เกรดแคลเซียมสูง- (Ca มากกว่าหรือเท่ากับ 32%) เพื่อให้มั่นใจถึงผลกระทบจากการกำจัดซัลเฟอร์ไรเซชันและดีออกซิเดชั่น
ยอดคงเหลือต้นทุน:เหล็กธรรมดาและการหล่อแบบทั่วไปควรใช้เกรดแคลเซียมปานกลาง- (Ca 30%-32%) เพื่อให้เกิดความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและราคา
การปรับกระบวนการ:การผลิตเหล็กควรใช้วัสดุที่เป็นบล็อก (5-30 มม.) การหล่อควรใช้วัสดุที่เป็นเม็ด (1-3 มม.) และการผลิตโลหะผสมเหล็กควรใช้วัสดุที่เป็นบล็อก (10-50 มม.)
