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硅钙合金(Si Ca)简介及运用

更新时间:2021-09-16

硅钙合金是由元素硅、钙和铁组成的复合合金,是一种较为理想的复合脱氧剂、脱硫剂.被广泛应用于优l质钢、低碳钢、不锈钢等钢种和镍基合金、钛基合金等特殊合金的生产当中;并适合作转炉练钢车间用的增温剂;还可以作铸铁的孕育剂和球墨铸铁生产中的添加剂.用途 钙和硅与氧都有很强的亲和力.特别是钙,不仅与氧有极强的亲和力,而且与硫、氮都有很强的亲和力.所以硅钙合金是一种较理想的复合胶氧剂、脱硫剂.硅合金不仅脱氧能力强,脱氧产物易于上浮,易于排出,而且还能改善钢的性能,提高钢的塑性、冲击韧性和流动性.目前硅钙合金可以代替铝进行终脱氧.被应用于优l质钢.特殊钢和特殊合金生产中.例如钢轨钢、低碳钢、不锈钢等钢种和镍基合金、钛基合金等特殊合金,均可用硅钙合金作脱氧剂.硅钙合金也适合作转炉练钢车间用的增温剂,硅钙合金还可用作铸铁的孕育剂和球墨铸铁生产中的添加剂。

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产品简介

1、硅钙合金(silicon-calcium alloys)

硅和钙组成的二元合金,属铁合金范畴。它的主成分为硅和钙,还含有不同数量的铁、铝、碳、硫和磷等杂质。钢铁工业用作钙添加剂、脱氧剂、脱硫剂和非金属夹杂物的变性剂。铸铁工业用作孕育剂和变性剂。硅钙合金按钙、硅含量的不同区分为:

牌号Ca(不小于)Si

Ca31Si60

3150~65
Ca28Si602850~65
Ca24Si602455~65
Ca20Si552050~60
Ca16Si551650~60

其他杂质按不同用途另有规定。此外,在硅钙合金的基础上,添加其他元素,组成三元或多元复合合金。如Si-Ca-Al;Si-Ca-Mn;Si-Ca-Ba等,用作钢铁冶金的脱氧剂、脱硫剂、脱氮剂和合金剂。


2、简史

法国博茨尔(BOZEL)通用电化学公司约在1907年用电硅热法,后用电碳热法在电炉内生产硅钙合金。中国于50年代在太原一家电石厂冶炼硅钙。1964年北京铁合金厂研究成功分层加料法冶炼硅钙合金的工艺。

3、性质

钙为碱土金属,原子量为40.08,外层电子结构为4S2,密度(20℃)1.55g/cm3,熔点839士2℃,沸点1484℃。钙的蒸气压与温度的关系式为

lnpCa=25.7691-20283.9T-1-1.0216lnT

式中pCa为钙的蒸气压,Pa;T为温度,K。硅与钙生成3种化合物,即CaSi、Ca2Si和CaSi2。CaSi(41.2%Si)在高温下稳定。Ca2Si(29.5%Si)是Ca与CaSi间在低于910℃时生成的包晶化合物。CaSi2(58.36%Si)是CaSi与Si间在低于1020℃时生成的包晶化合物。工业生产的硅钙合金的相组成为CaSi2约77%,CaSi 5%~15%,Si自由<20%,SiC<8%。含Ca 30%~33%,Fe约5%的硅钙合金的密度约为2.2g/cm3,熔化温度范围为980~1200℃。

4、用途

由于钙与钢液中的氧、硫、氢、氮和碳等有较强的亲和力,所以硅钙合金主要用于钢液的脱氧、除气和固定硫。硅钙加入钢液后产生强烈的放热效应。钙在钢液中变成钙蒸气,对钢液产生搅拌作用,对非金属夹杂上浮有利。硅钙合金脱氧后,产生颗粒较大且易于上浮的非金属夹杂,同时还改变非金属夹杂的形状和性质。故硅钙合金用于生产洁净钢,氧、硫含量低的优l质钢,以及氧、硫含量特低的特殊性能钢。添加硅钙合金可以消除用铝作终脱氧剂的钢在钢包水口的结瘤,和连续铸钢|炼铁的中间罐水口堵塞等问题。在钢的炉外精炼技术中,用硅钙粉剂或芯线进行脱氧、脱硫,使钢中氧和硫的含量降到很低;还可控制钢中硫化物形态,同时提高钙的利用率。在铸铁生产中,硅钙合金除脱氧和净化作用外,还起孕育作用,有助于形成细粒或球状石墨;使灰口铸铁中石墨分布均匀,降低白口倾向;且能增硅、脱硫,改善铸铁质量。

5、生产工艺

一般认为冶炼硅钙合金的化学反应表达式为CaO+SiO2+3C→CaSi+3CO↑

但在高温下石灰与硅石首先形成熔点较低的硅酸钙系炉渣,使碳还原反应难以进行。钙的沸点较低,易挥发产生钙蒸气。而且SiO2被还原成SiO(气),所以从炉内排出的气体为CO、Ca(气)与SiO(气)。钙和硅在炉气中的损失各约10%。SiO(气)与Ca(气)穿过料层时与碳发生反应,大部分转化为CaC2与SiC,所以碳质还原剂的反应活性对冶炼硅钙合金很重要。氧化钙与硅石同碳在高温下生成CaC2和SiC,是生产硅钙合金的中间产物。***终有一部分留在炉渣中,因此硅钙合金生产是有渣法冶炼。实质上工业生产硅钙合金的方法,都是以CaC2为过渡产物来实现的。硅钙合金的密度比炉渣稍小,冶炼过程硅钙合金基本上集中在熔池上部,这是冶炼硅钙合金的特点。出炉时要采取特殊措施,使之与炉渣分开。根据以上分析,用电碳热(还原)法冶炼硅钙合金的工艺有3种,即混合加料法、分层加料法与电石法。电硅热(还原)法也是生产硅钙合金的方法之一。


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