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硅鈣合金的優勢

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,還含有不同數量的鐵、鋁、碳、硫和磷等雜質。鋼鐵工業用作鈣添加劑、脫氧劑、脫硫劑和非金屬夾雜物的變性劑。鑄鐵工業用作孕育劑和變性劑。硅鈣合金按鈣、硅含量的不同區分為:[1] 

牌號 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

其他雜質按不同用途另有規定。此外,在硅鈣合金的基礎上,添加其他元素,組成三元或多元復合合金。如Si-Ca-Al;Si-Ca-Mn;Si-Ca-Ba等,用作鋼鐵冶金的脫氧劑、脫硫劑、脫氮劑和合金劑。

性質

鈣為堿土金屬,原子量為40.08,外層電子結構為4S2,密度(20℃)1.55g/cm3,熔點839士2℃,沸點1484℃。鈣的蒸氣壓與溫度的關系式為

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)在高溫下穩定。Ca2Si(29.5%Si)是Ca與CaSi間在低于910℃時生成的包晶化合物。CaSi2(58.36%Si)是CaSi與Si間在低于1020℃時生成的包晶化合物。工業生產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%,Fe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。硅鈣加入鋼液后產生強烈的放熱效應。鈣在鋼液中變成鈣蒸氣,對鋼液產生攪拌作用,對非金屬夾雜上浮有利。硅鈣合金脫氧后,產生顆粒較大且易于上浮的非金屬夾雜,同時還改變非金屬夾雜的形狀和性質。故硅鈣合金用于生產潔凈鋼,氧、硫含量低的優質鋼,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瘤,和連續鑄鋼|煉鐵的中間罐水口堵塞等問題。在鋼的爐外精煉技術中,用硅鈣粉劑或芯線進行脫氧、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,同時提高鈣的利用率。在鑄鐵生產中,硅鈣合金除脫氧和凈化作用外,還起孕育作用,有助于形成細粒或球狀石墨;使灰口鑄鐵中石墨分布均勻,降低白口傾向;且能增硅、脫硫,改善鑄鐵質量。


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