Alliage Ca-Si : favorisez l'excellence métallurgique et les économies

L'alliage Si-Ca est un ferroalliage composite dont les principaux composants sont le silicium et le calcium, complété par de petites quantités d'impuretés telles que le fer, l'aluminium et le carbone. En raison de ses excellentes propriétés métallurgiques, il est devenu un matériau auxiliaire clé indispensable dans la production d'acier et de fonte de haute qualité. Ce qui suit est une discussion détaillée sous trois aspects : méthode de préparation, avantages en termes de performances et domaines d'application :

I. Méthode de préparation
1. Sélection et dosage des matières premières : les matières premières de base sont la silice (fournissant du silicium), la chaux (fournissant du calcium) et le coke (en tant qu'agent réducteur et agent exothermique). La pureté des matières premières est strictement contrôlée pour réduire l’introduction d’impuretés. Selon la qualité du produit cible (selon la norme YB 525-65, la teneur en calcium n'est pas inférieure à 24 %, 28 % ou 31 %), les proportions de chaque matière première sont ajustées avec précision pour jeter les bases de la réaction de fusion.

2. Processus de fusion à haute température : les matières premières proportionnées sont introduites dans un four à arc immergé et fondues dans une atmosphère fortement réductrice à 1 500 -1 800 degrés. Au cours du processus de fusion, la chaux et le dioxyde de silicium forment d'abord des scories de silicate de calcium à point de fusion bas-point de fusion-, affectant le processus de réaction de réduction. Simultanément, le calcium et le silicium se volatilisent facilement à haute température (taux de perte d'environ 10 % chacun), et les produits intermédiaires carbure de calcium (CaC₂) et carbure de silicium (SiC) participent aux réactions ultérieures. En raison de la faible densité de l'alliage silicium-calcium, celui-ci a tendance à se concentrer dans la partie supérieure du bain de fusion, ce qui nécessite des mesures spécialisées pour séparer efficacement l'alliage des scories lors du coulage.

3. Méthodes de fusion traditionnelles : dans la production industrielle, les méthodes couramment utilisées comprennent l'alimentation mixte, l'alimentation en couches, la méthode au carbure de calcium et la méthode de réduction thermique de l'électrosilicium. Ce sont tous des modes de fusion basés sur les scories-, adaptables à différentes échelles de production et exigences du produit.

4. Formage et classement : Après la fusion, l'alliage est refroidi et transformé en blocs naturels, puis broyé et criblé en blocs standard (10-60 mm) ou en poudre de silicium-calcium (0-3 mm) pour répondre aux exigences morphologiques des différentes applications.

II. Avantages en termes de performances

1. Capacité de purification composite exceptionnelle : le calcium et le silicium ont une forte affinité pour l'oxygène, et le calcium peut également se combiner efficacement avec des éléments tels que le soufre, l'azote, l'hydrogène et le carbone. Cela confère à l'alliage silicium-calcium de multiples fonctions, notamment la désoxydation, la désulfuration, le dégazage et la fixation du soufre, réduisant considérablement la teneur en impuretés de l'acier fondu et contribuant à la production d'acier propre.

2. Effet de désoxydation très efficace et stable : sa capacité de désoxydation est supérieure aux désoxydants traditionnels en aluminium. Les produits de désoxydation sont des particules plus grosses, ce qui les rend plus faciles à flotter et à séparer, réduisant ainsi les résidus d'inclusions non métalliques - dans l'acier. Cela peut également modifier la forme et les propriétés des inclusions, les empêchant ainsi d'altérer les propriétés de l'acier.

3. Performances de fusion et de traitement optimisées : L’ajout de calcium à l’acier fondu génère un fort effet exothermique. Lorsque le calcium est transformé en vapeur de calcium, il remue l'acier en fusion, favorisant ainsi la flottation des inclusions. Lors du remplacement de l'aluminium comme désoxydant final, il résout efficacement les problèmes tels que le colmatage des buses de poche et le blocage des buses du répartiteur de coulée continue, garantissant ainsi la continuité de la fusion.

4. Amélioration des performances du matériau de base : il purifie non seulement l'acier et le fer en fusion, mais améliore également la plasticité, la résistance aux chocs et la fluidité de l'acier. Simultanément, il optimise la morphologie et la répartition du graphite dans la fonte, améliorant ainsi les propriétés mécaniques globales du matériau fini.

III. Domaines d'application
1. Industrie sidérurgique
Convient à la production de nuances d'acier conventionnelles telles que l'acier de haute-qualité, l'acier à faible-acier au carbone, l'acier inoxydable et l'acier pour rails, ainsi que d'alliages spéciaux tels que les alliages à base de nickel-et les alliages à base de titane-. Il sert de désoxydant, de désulfurant et de modificateur d'inclusion, contrôlant la teneur en oxygène et en soufre à des niveaux extrêmement bas.

Peut être utilisé comme agent chauffant dans la fabrication de l'acier de conversion pour compenser les pertes de température pendant le processus de fusion ; dans la métallurgie en poche, il peut être ajouté avec précision par injection de poudre ou alimentation en fil central pour obtenir un contrôle précis de la composition de l'acier en fusion.

2. Industrie de la fonderie
Utilisé comme inoculant pour la fonte, favorisant la formation de graphite à grains fins ou sphéroïdaux, ce qui entraîne une répartition plus uniforme du graphite dans la fonte grise, réduisant la tendance à la fonte blanche et améliorant l'usinabilité et la stabilité mécanique de la fonte.

En tant qu'additif dans la production de fonte ductile, il a pour fonction d'augmenter la teneur en silicium et de désulfurer, purifiant efficacement la fonte en fusion, réduisant les défauts tels que la porosité et les inclusions dans les pièces moulées et optimisant la qualité des produits en fonte.

3. Autres applications
Largement utilisé dans des scénarios spéciaux avec des exigences strictes en matière de pureté et de performances des matériaux, tels que la production d'aciers de performances spéciaux nécessaires à la fabrication de machines haut de gamme et à l'aérospatiale, fournissant une assurance matérielle pour les composants critiques.