Matériau sidérurgique en alliage de calcium et de silicium

Alors que l'industrie sidérurgique mondiale tend vers une qualité et des performances supérieures, les exigences strictes en matière de pureté de l'acier et de contrôle des inclusions ont fait des alliages calcium-silicium un matériau d'affinage en poche indispensable dans les processus modernes de fabrication de l'acier.

Les alliages silicium-calcium de qualité sidérurgique-d'AON METALS sont des alliages composites produits via le processus thermique électrosilicium. Ils présentent une teneur précise des principaux éléments calcium (Ca) et silicium (Si), avec un contrôle strict des impuretés telles que le carbone (C), le soufre (S) et le phosphore (P). Intégrant une forte désoxydation, une désulfuration profonde et une modification des inclusions, il s'agit de la configuration standard pour produire des nuances d'acier haut de gamme telles que l'acier pour pipelines, l'acier pour automobiles, l'acier à roulements et l'acier à ressorts.

1. Désoxydation synergique et efficace, minimisant la teneur en oxygène

Mécanisme:Le calcium a une concentration d’équilibre en oxygène dissous extrêmement faible (<10ppm) in molten steel at 1600℃, making its deoxidizing capacity far superior to silicon and manganese. In SiCa alloys, calcium rapidly and deeply deoxidizes, generating CaO that combines with SiO₂ to form low-melting-point calcium silicate, which easily polymerizes and floats to the surface for removal.

Preuve empirique :Après la désoxydation finale et le traitement au calcium à l'aide d'alliages CaSi, la teneur totale en oxygène dans l'acier fondu peut être contrôlée de manière stable à moins de ou égale à 20 ppm, et pour certaines nuances d'acier, elle peut atteindre moins ou égale à 10 ppm, soit une réduction de plus de 40 % par rapport à la désoxydation utilisant uniquement de l'aluminium ou du ferrosilicium.

2. Désulfuration profonde, adaptation à des normes strictes

Mécanisme:Le calcium réagit avec le soufre pour former du CaS extrêmement stable, insoluble dans l'acier en fusion, ce qui le rend crucial pour obtenir une fusion d'acier à très faible teneur en soufre ([S] inférieur ou égal à 0,001 %).

Données:Nourrir unfil casidans l'étape tardive du raffinage LF peut améliorer l'efficacité de la désulfuration de 25 - 30 % par rapport à l'injection traditionnelle de poudre de chaux, particulièrement adaptée à la production d'acier pour pipelines résistant à la fissuration induite par l'hydrogène (HIC).

3. Modification de l'inclusion, surmontant le problème du « colmatage des carottes »

Mécanisme:Les inclusions d'Al₂O₃ groupées à -point de fusion-élevé (point de fusion de 2 050 degrés) générées par la désoxydation de l'aluminium sont à l'origine du colmatage des buses de coulée continue et des fissures de fatigue dans l'acier. Le calcium dans l'alliage silicium-calcium peut réduire Al₂O₃ pour générer de l'aluminate de calcium liquide à bas -point de fusion- (tel que 12CaO · 7Al₂O₃, point de fusion ~ 1 455 degrés).

Effets :Les inclusions modifiées sont sphériques, petites et uniformément réparties, empêchant le colmatage des buses pendant la coulée et augmentant considérablement le nombre de coulées consécutives. Simultanément, la résistance aux chocs transversaux de l'acier est augmentée de plus de 20 % et la durée de vie en fatigue est prolongée, répondant ainsi aux exigences strictes des industries automobile et aérospatiale.

4. Contrôle précis du dosage pour des performances optimales

Dosage insuffisant :Élimination incomplète de l'oxygène et du soufre, modification incomplète de l'Al₂O₃, risque élevé de blocage des buses et augmentation des inclusions fragiles dans l'acier.

Dosage approprié :Haute pureté de l'acier fondu, les inclusions sont petites, sphériques et uniformément réparties, permettant d'obtenir un équilibre optimal entre résistance, ténacité et plasticité dans l'acier.

Dosage excessif :Peut former un excès de CaS ou d'aluminates de calcium-à haute teneur, ce qui peut réduire les performances de l'acier ou conduire à une teneur excessive en calcium, affectant les propriétés de travail à chaud.

Pureté:

La quantité appropriée d'ajout peut éliminer efficacement les impuretés telles que l'oxygène et le soufre dans l'acier fondu et améliorer la pureté de l'acier. Un ajout insuffisant et une élimination insuffisante des impuretés entraîneront l'inclusion d'un plus grand nombre d'oxydes et de sulfures dans l'acier, réduisant ainsi la qualité de l'acier. Un ajout excessif, bien que les impuretés soient éliminées de manière plus approfondie, peut introduire de nouvelles impuretés, telles qu'un excès de calcium, qui peut former des calcifications nocives dans l'acier, affectant ainsi les performances de l'acier.

Propriétés mécaniques :

Une quantité appropriée d'alliage SiCa peut améliorer la structure organisationnelle de l'acier, affiner les grains et améliorer les propriétés mécaniques de l'acier, telles que la résistance, la ténacité et la plasticité. Un ajout insuffisant ne peut pas jouer pleinement son rôle dans l’amélioration de la structure organisationnelle de l’acier, et les propriétés mécaniques ne sont pas significativement améliorées. Un ajout excessif peut provoquer des modifications dans l'organisation de l'acier, entraînant une diminution de la ténacité de l'acier et des problèmes tels que la fragilité à froid.

Morphologie d'inclusion :

La quantité appropriée d'inclusions peut rendre les inclusions petites, dispersées et sphériques, réduisant ainsi les dommages aux performances de l'acier. Si la quantité d'inclusions n'est pas appropriée, la morphologie et la répartition des inclusions peuvent ne pas être améliorées efficacement, et les inclusions peuvent même s'agréger, réduisant ainsi les performances en fatigue et la résistance à la corrosion de l'acier.

Composition chimique :

Lorsque la quantité d'inclusions est appropriée, la teneur en silicium et en calcium de l'acier peut atteindre la plage attendue et répondre aux exigences de la nuance d'acier. Trop ou pas assez d’ajout entraînera un écart de la teneur en silicium et en calcium de l’acier par rapport à la valeur cible, affectant ainsi les performances de l’acier.

Q1 : Pourquoi est-il important de contrôler la teneur en aluminium des alliages silicium-calcium ?

A1:L'un des principaux objectifs du traitement au calcium est de modifier les inclusions d'Al₂O₃. Si la teneur en aluminium dans l'alliage calcium-silicium lui-même est trop élevée, cela introduira de l'aluminium supplémentaire, augmentant ainsi la quantité totale d'Al₂O₃ dans l'acier et alourdissant le traitement ultérieur au calcium. Par conséquent, les alliages de sica de haute -qualité (en particulier ceux utilisés dans l'acier des pipelines et l'acier des roulements) doivent avoir une teneur en aluminium strictement contrôlée (inférieure ou égale à 2,4 %).

Q2 : Quels sont les avantages des alliages CaSi par rapport au ferrosilicium et au calcium métallique ?

A2:

contreFerrosilicium: Les alliages silicium-calcium peuvent modifier les inclusions et réaliser une désulfuration profonde, ce que l'alliage fesi ne peut pas réaliser.

vs Calcium métallique : Le calcium métallique est très réactif, a une faible densité (flotte facilement), réagit violemment lorsqu'il est ajouté à l'acier en fusion, a un rendement extrêmement faible et produit beaucoup de fumées. Le calcium dans les alliages de silicium-calcium existe sous forme d'alliage, a une densité modérée, réagit de manière stable, a un rendement élevé (5 à 10 fois celui du calcium pur) et est sûr à manipuler.

Q3 : Comment les alliages silicium-calcium doivent-ils être stockés ? Quelle est la durée de conservation ?

A3:Le calcium est un élément réactif, son stockage est donc crucial :

Scellé : Conservez l'emballage d'origine (feuille d'aluminium/sac sous vide) intact.

Sec : Conserver dans un entrepôt intérieur avec humidité relative<60%.

Premier-entré, premier-sorti : il est recommandé de l'utiliser dans les 6 mois.

Si le produit s'agglutine, se poudre ou chauffe, il est peut-être devenu humide et inefficace ; cesser l'utilisation.

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