硅鈣合金的優(yōu)勢
硅鈣合金(silicon-calcium alloys)
硅和鈣組成的二元合金,屬鐵合金范疇。它的主成分為硅和鈣,還含有不同數(shù)量的鐵、鋁、碳、硫和磷等雜質(zhì)。鋼鐵工業(yè)用作鈣添加劑、脫氧劑、脫硫劑和非金屬夾雜物的變性劑。鑄鐵工業(yè)用作孕育劑和變性劑。硅鈣合金按鈣、硅含量的不同區(qū)分為:[1]
牌號(hào) Ca(不小于) Si
Ca31Si60 31 50~65
Ca28Si60 28 50~65
Ca24Si60 24 55~65
Ca20Si55 20 50~60
Ca16Si55 16 50~60
其他雜質(zhì)按不同用途另有規(guī)定。此外,在硅鈣合金的基礎(chǔ)上,添加其他元素,組成三元或多元復(fù)合合金。如Si-Ca-Al;Si-Ca-Mn;Si-Ca-Ba等,用作鋼鐵冶金的脫氧劑、脫硫劑、脫氮?jiǎng)┖秃辖饎?/p>
性質(zhì)
鈣為堿土金屬,原子量為40.08,外層電子結(jié)構(gòu)為4S2,密度(20℃)1.55g/cm3,熔點(diǎn)839士2℃,沸點(diǎn)1484℃。鈣的蒸氣壓與溫度的關(guān)系式為
lnpCa=25.7691-20283.9T-1-1.0216lnT
式中pCa為鈣的蒸氣壓,Pa;T為溫度,K。硅與鈣生成3種化合物,即CaSi、Ca2Si和CaSi2。CaSi(41.2%Si)在高溫下穩(wěn)定。Ca2Si(29.5%Si)是Ca與CaSi間在低于910℃時(shí)生成的包晶化合物。CaSi2(58.36%Si)是CaSi與Si間在低于1020℃時(shí)生成的包晶化合物。工業(yè)生產(chǎn)的硅鈣合金的相組成為CaSi2約77%,CaSi 5%~15%,Si自由<20%,SiC<8%。含Ca 30%~33%,F(xiàn)e約5%的硅鈣合金的密度約為2.2g/cm3,熔化溫度范圍為980~1200℃。
用途
由于鈣與鋼液中的氧、硫、氫、氮和碳等有較強(qiáng)的親和力,所以硅鈣合金主要用于鋼液的脫氧、除氣和固定硫。硅鈣加入鋼液后產(chǎn)生強(qiáng)烈的放熱效應(yīng)。鈣在鋼液中變成鈣蒸氣,對鋼液產(chǎn)生攪拌作用,對非金屬夾雜上浮有利。硅鈣合金脫氧后,產(chǎn)生顆粒較大且易于上浮的非金屬夾雜,同時(shí)還改變非金屬夾雜的形狀和性質(zhì)。故硅鈣合金用于生產(chǎn)潔凈鋼,氧、硫含量低的優(yōu)質(zhì)鋼,以及氧、硫含量特低的特殊性能鋼。添加硅鈣合金可以消除用鋁作終脫氧劑的鋼在鋼包水口的結(jié)瘤,和連續(xù)鑄鋼|煉鐵的中間罐水口堵塞等問題。在鋼的爐外精煉技術(shù)中,用硅鈣粉劑或芯線進(jìn)行脫氧、脫硫,使鋼中氧和硫的含量降到很低;還可控制鋼中硫化物形態(tài),同時(shí)提高鈣的利用率。在鑄鐵生產(chǎn)中,硅鈣合金除脫氧和凈化作用外,還起孕育作用,有助于形成細(xì)?;蚯驙钍?;使灰口鑄鐵中石墨分布均勻,降低白口傾向;且能增硅、脫硫,改善鑄鐵質(zhì)量。
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