Dalam proses penapisan sudu,aloi kalsium silikonadalah salah satu bahan tambahan komposit yang paling penting. Mereka secara serentak melaksanakan tiga tugas utama: penyahoksidaan, penyahsulfuran dan pengubahsuaian kemasukan, menjadikannya bahan yang sangat diperlukan untuk menghasilkan-keluli bersih berkualiti tinggi.
Walau bagaimanapun, walaupun dengan gred aloi kalsium silikon yang sama, perbezaan ketara dalam kesan rawatan boleh wujud antara kumpulan yang berbeza. Punca punca perbezaan ini selalunya bukan pada variasi dalam proses pengendalian, tetapi pada kestabilan komposisi aloi CaSi itu sendiri-terutama turun naik dalam kandungan kalsium dan silikon. Kalsium ialah unsur penyahoksidaan yang paling reaktif, malah perubahan kecil dalam kandungannya boleh menyebabkan perubahan ketara dalam kesan rawatan keluli.
Kebaikan berganda aloi sica datang daripada kesan sinergistik kalsium dan silikon, dengan masing-masing mempunyai penekanan tersendiri terhadap fungsi:
| elemen | Fungsi Teras | Mekanisme Tindakan |
| Kalsium (Ca) | Penyahoksidaan kuat, penyahsulfuran, dan denaturasi kemasukan | Ia mempunyai pertalian yang kuat untuk oksigen dan sulfur, membentuk CaO dan CaS, sekali gus menukarkan Al₂O₃ menjadi kalsium aluminat-titik lebur-rendah. |
| Silikon (Si) | Penyahoksidaan asas dan pemprosesan unsur pembawa | Ia mula-mula melakukan penyahoksidaan awal, pada masa yang sama menurunkan tekanan wap kalsium, dengan itu meningkatkan hasil kalsium. |
Kalsium dalam Aloi Silikon Kalsium
1. Kapasiti Penyahoksidaan: Hubungan Kuantitatif antara Kandungan Kalsium dan Kecekapan Penyahoksidaan
Kapasiti penyahoksidaan kalsium jauh lebih tinggi daripada silikon. Kajian telah menunjukkan bahawa pertalian oksigen kalsium adalah kira-kira 30% lebih tinggi daripada silikon. Kandungan kalsium secara langsung menentukan kecekapan penyahoksidaan aloi.
| Jenis kandungan kalsium | Skop | Ciri-ciri Penyahoksigenan | Senario Berkenaan |
| Jenis kalsium tinggi |
Ca Lebih daripada atau sama dengan 31% |
Keupayaan penyahoksidaan yang kuat, mengurangkan kandungan oksigen keluli cair dengan pantas dan membentuk rangkuman kalsium aluminat-titik lebur-rendah. | Keluli-ketulenan tinggi, keluli automotif, keluli galas |
| Jenis kalsium sederhana |
Ca 24%-28% |
Keupayaan penyahoksidaan sederhana, prestasi keseluruhan yang baik. | Keluli berkualiti tinggi-konvensional, keluli struktur |
| Jenis kalsium rendah |
Ca Kurang daripada atau sama dengan 20% |
Keupayaan penyahoksidaan terhad, terutamanya digunakan sebagai agen penyahoksidaan silikon tambahan. | Keluli biasa, besi tuang |
2. Kesan Pengubahsuaian Kemasukan
Salah satu nilai teras aloi kalsium silikon ialah pengubahsuaian kemasukan-titik lebur-tinggi Al₂O₃ kepada aluminat kalsium takat lebur-rendah, dengan itu meningkatkan kecairan keluli cair dan sifat keluli.
| Nisbah Ca/Si | Morfologi Kemasukan | Keputusan Rawatan | Risiko pembentukan nodul pada sprue |
| < 0.5 (insufficient calcium) | Kemasukan Al₂O₃ tinggi-titik lebur-(takat lebur 2050 darjah ) | denaturasi tidak lengkap; kemasukan kekal kukuh. | berisiko tinggi |
|
0.5-0.8 |
Sebahagian diubah suai | Keputusan sederhana; turun naik yang diperhatikan. | Risiko sederhana |
| Lebih daripada atau sama dengan 0.8 (kalsium mencukupi) | Cairan kalsium aluminat (takat lebur rendah) | Kemasukan didenatur sepenuhnya; mudah terapung dan dikeluarkan. | Risiko rendah |
3. Kesan Negatif Kandungan Kalsium Berlebihan
Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa lebih banyak kalsium tidak semestinya lebih baik. Kandungan kalsium yang berlebihan boleh membawa kepada masalah baru:
| Jenis Masalah | Manifestasi khusus | Penjelasan Mekanisme |
| Had takat didih | Takat didih kalsium hanya 1484 darjah, lebih rendah daripada suhu keluli cair. | Kalsium yang berlebihan akan menguap dengan kuat, menyebabkan keluli cair terpercik. |
| Penurunan hasil | Hasil kalsium dalam aloi pukal hanya 20%-30%. | Kalsium terlepas sebagai wap, mengakibatkan penggunaan yang rendah. |
| Pembubaran yang lebih perlahan | Takat lebur aloi kalsium-tinggi meningkat (1100 darjah →1300 darjah ). | Masa pembubaran lengkap dilanjutkan dari 3-5 minit kepada 8-10 minit. |
| Pembaziran sumber | Kehilangan unsur kalsium-valensi tinggi. | Kecekapan ekonomi berkurangan. |
Cadangan proses:Adalah disyorkan untuk menggunakanwayar berterasproses pemakanan dan bukannya input langsung aloi blok, yang boleh meningkatkan kadar pemulihan kalsium daripada 20%-30% kepada 40%-50%.
Silikon dalam Aloi CaSi
1. Fungsi "Pembawa" Silikon
Silikon dalam silikon-aloi kalsium bukan sahaja melakukan penyahoksidaan asas tetapi juga memainkan peranan penting-bertindak sebagai "pembawa" untuk kalsium. Kalsium tulen mempunyai tekanan wap yang sangat tinggi pada suhu keluli cair, menjadikannya sukar untuk ditambah dengan berkesan; walau bagaimanapun, selepas membentuk aloi dengan silikon, aktiviti kalsium berkurangan, membolehkan ia larut secara stabil dalam keluli cair dan memberikan kesan penyahoksidaannya.
2. Kesan Komprehensif Nisbah Ca/Si terhadap Kesan Rawatan Keluli
Memandangkan kalsium dan silikon sebagai sistem sinergistik, nisbahnya (Ca/Si) adalah parameter proses yang lebih penting daripada kandungan mana-mana unsur tunggal:
| Julat nisbah Ca/Si | Kesan deoksigenasi | Kawalan kemasukan | Prestasi pemutus berterusan | Kualiti Keluli |
|
< 0.4 (Severe calcium deficiency) |
miskin | Kemasukan Al₂O₃: tidak didenaturasi | Muncung tersumbat teruk | Anisotropi yang ketara |
|
0.4-0.6 (Kalsium tidak mencukupi) |
Purata | ternyah separa | Tersumbat sekejap-sekejap | Turun naik prestasi yang besar |
|
0.6-0.8 (Baik) |
bagus | denaturasi sepenuhnya | Pada asasnya stabil | Prestasi stabil |
|
0.8-1.0 (Optimum) |
Cemerlang | cair sepenuhnya | Operasi lancar | Kualiti yang sangat baik |
|
>1.0 (Kalsium berlebihan) |
Cemerlang tetapi membazir | kesan yang stabil | Operasi lancar tetapi kos tinggi | Kualiti yang baik tetapi kecekapan ekonomi yang lemah |
Bagi syarikat pembuatan keluli, memilih pembekal aloi kalsium silikon dengan komposisi yang stabil bukan sahaja keputusan perolehan tetapi juga pelaburan strategik dalam kawalan kualiti. Hanya apabila kandungan kalsium dan silikon bagi setiap kelompok aloi kalsium-silikon kekal stabil dalam julat sasaran, jurutera proses boleh mewujudkan model proses yang boleh dipercayai, membolehkan hasil rawatan keluli boleh diramal, boleh dihasilkan semula dan dioptimumkan.
