Koks kalcio silicio vaidmuo plieno gamyboje?

Viena iš pagrindinių CASI funkcijų plieno gamyboje yradeoksidacija. Plieno gamybos metu deguonis neišvengiamai įvedamas į išlydytą plieną. Jei liko nepažymėti, šis deguonis gali sudaryti geležies oksidus, kurie kenkia mechaninėms plieno savybėms. Silicio kalcis veikia kaip galingas deoksiduojantis agentas. Pridedant išlydytą plieną, kalcis ir silicis jame reaguoja su deguonimi. Silicis turi stiprų afinitetą deguoniui ir sudaro silicio dioksidą (SiO₂). Tuo pačiu metu kalcis reaguoja su deguonimi, kad susidarytų kalcio oksidas (CAO). Tada šie oksidai plūduriuoja į išlydyto plieno paviršių kaip šlakas arba pašalinami per kitus rafinavimo procesus. Efektyviai pašalinus deguonį, kalcio silicis padeda sumažinti intarpų susidarymą pliene, o tai savo ruožtu pagerina plieno grynumą ir jo mechanines savybes, tokias kaip stiprumas, tvirtumas ir lankstumas.

Vis dar gali būti intarpų pliene, nors ir sumažėja deoksidacijos metu. Tačiau šių intarpų tipą, dydį ir pasiskirstymą galima modifikuoti naudojant kalcio silicį. Kalcio kalcio silicio metu reaguoja su sieros ir deguonies turinčiais intarpais. Pavyzdžiui, jis gali paversti kietą ir trapų mangano sulfido (MNS) intarpus į labiau suapvalintus ir mažiau kenksmingus kalcio sulfido (CAS) intarpus. Šis intarpų modifikavimas yra būtinas, nes intarpų forma ir pobūdis gali paveikti plieno našumą. Suapvalinti intarpai mažiau linkę veikti kaip streso kėlimo įrenginiai, o tai reiškia, kad plienas yra mažiau linkęs įtrūkimą ir turi geresnį atsparumą nuovargiui. Taikant programas, kai plienas patiria pakartotinį stresą, pavyzdžiui, automobilių dalyse ar mechaniniuose komponentuose, kalcio silicio vaidmuo įtraukimo modifikacijoje tampa ypač kritiškas.

Siera yra plieno priemaiša, kuri gali sukelti karštą trumpumą - būklę, kai plienas tampa trapus esant aukštai temperatūrai ir yra linkęs į krekingus karštojo darbo procesų metu, pavyzdžiui, kalimo ar riedėjimo metu. Kalcio silicis yra efektyvus desulfurizuojantis agentas. Kalcio silicio kalcis reaguoja su išlydyto plieno siera, kad susidarytų kalcio sulfidas (CAS). CAS turi aukštą lydymosi tašką ir mažai tirpumą išlydytame pliene, todėl jis nusėda ir gali būti pašalintas kartu su šlaku. Sumažinus sieros kiekį pliene, kalcio silicis padeda pagerinti plieno karščio darbingumą ir bendrą jo kokybę. Tai ypač svarbu gaminant aukštos kokybės plienus, skirtus pritaikymui, kai reikalingas geras formavimas ir aukštas temperatūros našumas, pavyzdžiui, gaminant besiūlius vamzdžius naftos ir dujų pramonei.

Kalcio silicis taip pat vaidina vaidmenį tobulinant grūdus pliene. Smulkesni plieno grūdai yra susiję su patobulintomis mechaninėmis savybėmis. Pridėjus kalcio silicio į išlydytą plieną, galima veikti kaip branduolio vietos, kad būtų galima susidaryti naujų grūdų kietėjimo metu. Kai plienas vėsta ir sukietėja, šios vietos skatina augti didesnį skaičių mažesnių grūdų, o ne mažesnį didesnių grūdų skaičių. Dėl smulkesnės grūdų struktūros padidėja stiprumas, tvirtumas ir geresnis atsparumas korozijai. Pavyzdžiui, statybų pramonėje plienas su rafinuota grūdų struktūra dėl kalcio silicio naudojimo yra teikiamas pirmenybė statybų konstrukcijoms, nes jis gali efektyviau atlaikyti didesnes apkrovas ir aplinkos stresą.

Nepertraukiamo liejimo procese, kuris plačiai naudojamas šiuolaikiniame plieniniame gamyboje, labai svarbu išlydyto plieno gebėjimas sklandžiai tekėti ir tolygiai sukietėti. Kalcio silicis gali pagerinti plieno liejimą. Modifikuodamas išlydyto plieno paviršiaus įtempimą ir klampumą, jis užtikrina, kad plieną galima išmesti į įvairias formas, turinčias mažiau defektų. Kalcio ir silicio buvimas išlydytame pliene padeda sumažinti paviršiaus defektų, tokių kaip įtrūkimai ir poringumas, susidarymą liejimo metu. Tai lemia didesnį aukštos kokybės liejamų produktų derlių ir sumažina poreikį atlikti perdirbimą ir perdirbimą, todėl padidėja bendras plieno gamybos proceso efektyvumas.