آلیاژ سیلیکون کلسیم: راه حل نهایی برای مشکلات گرفتگی در ریخته گری مداوم.

ریخته‌گری پیوسته ستون فقرات تولید فولاد مدرن است که تولید-بازدهی-بالا و در مقیاس بزرگ بیلت‌ها، بلوم‌ها و اسلب‌های فولادی را ممکن می‌سازد. با این حال، گرفتگی نازل مدت‌هاست که این فرآیند را با مشکل مواجه کرده است و به عنوان یک گلوگاه اصلی عمل می‌کند که ثبات تولید را مختل می‌کند، کیفیت محصول را کاهش می‌دهد و هزینه‌های عملیاتی را افزایش می‌دهد.

در میان راه حل های مختلف ضد گرفتگی،-آلیاژ سیلیکون کلسیمبه عنوان انتخاب نهایی برای متالورژیست ها در سراسر جهان برجسته می شود.

برای درک ارزش آلیاژ CaSi، ابتدا باید دلایل اصلی گرفتگی پیوسته ریخته گری را روشن کنیم. نازل اندازه گیری تاندیش و نازل ورودی غوطه ور (SEN) اجزای مهمی هستند که جریان فولاد مذاب را کنترل می کنند و گرفتگی آنها در درجه اول از سه عامل ناشی می شود:

 • اجزاء اکسید آلومینیوم:آلومینیوم به طور گسترده ای به عنوان یک اکسید کننده در فولادسازی استفاده می شود، اما واکنش نشان می دهد تا اکسید آلومینیوم (Al2O3) - ترکیبی با نقطه ذوب 2050 درجه، بسیار بیشتر از دمای فولاد مذاب تشکیل شود.

این ذرات جامد Al2O3 به دیواره های داخلی نازل می چسبند و رسوبات متراکمی را تشکیل می دهند که به تدریج کانال جریان را باریک می کنند. تجزیه و تحلیل SEM نازل های مسدود شده تأیید می کند که Al2O3 ماده مسدود کننده اولیه است که اغلب ساختار سه لایه ای از رسوبات سست و متراکم را تشکیل می دهد.

 • محصولات اکسیداسیون ثانویه:در طول ریخته‌گری، فولاد مذاب به دلیل حفاظت ناکافی از آرگون یا عملکرد نامناسب با هوا در تماس است و منجر به اکسیداسیون ثانویه می‌شود.

این واکنش باعث ایجاد آخال‌های اکسیدی اضافی می‌شود که روی رسوبات موجود جمع می‌شوند و گرفتگی را تسریع می‌کنند.

 • سیالیت فولاد مذاب کم:فولاد غیر اکسید شده به اندازه کافی دارای فعالیت اکسیژن بالایی است که باعث افزایش ویسکوزیته و کاهش جریان پذیری می شود. این باعث می‌شود که آخال‌ها به جای شناور شدن، ته نشین شوند، و انسداد نازل را بدتر می‌کند.

گرفتگی منجر به مجموعه ای از مسائل می شود: جریان فولاد مذاب ناپایدار، نوسانات در سطح قالب، کاهش سرعت ریخته گری و حتی خاموش شدن اضطراری.

ترکیب اصلی آلیاژ سیلیکون کلسیم

آلیاژ سیلیکون کلسیم عمدتاً از کلسیم (Ca)، سیلیکون (Si) و کمیاب آهن (Fe) تشکیل شده است. اثر ضد گرفتگی آن ناشی از میل ترکیبی قوی Ca و Si برای اکسیژن و گوگرد است که به آن اجازه می دهد تا گرفتگی را در منبع برطرف کند.

مکانیسم‌های چند وجهی ضد گرفتگی-

آلیاژ SiCa که از کلسیم (Ca)، سیلیکون (Si) و آهن (Fe) تشکیل شده است، از میل ترکیبی قوی Ca و Si برای اکسیژن و گوگرد برای رفع گرفتگی در منبع آن استفاده می کند. مکانیسم ضد گرفتگی آن چند وجهی-و بسیار مؤثر است:

• اصلاح ذوب{0}بالا:

حیاتی ترین عملکرد آلیاژ سیلیکون کلسیم، تبدیل اجزاء Al2O3 به آلومینات های کلسیم با ذوب پایین (نقطه ذوب: 1200-1400 درجه) است. این اجزاء اصلاح شده در دمای ریخته گری مایع هستند و علت اصلی چسبندگی نازل را از بین می برند.

• اکسید زدایی عمیق و گوگردزدایی:

کلسیم و سیلیکون موجود در آلیاژ با اکسیژن و گوگرد باقیمانده در فولاد مذاب واکنش داده و اکسیدهای پایدار (CaO، SiO2) و سولفیدها (CaS) را تشکیل می دهند. این باعث کاهش فعالیت اکسیژن و محتوای گوگرد، کاهش ویسکوزیته فولاد مذاب و افزایش جریان پذیری می شود.

• تولید سرباره سبک شناور:

واکنش بین آلیاژ سیلیکون کلسیم و فولاد مذاب باعث تولید سرباره سیلیکات کلسیم می شود که سبک وزن و بسیار سیال است. این سرباره به سمت بالا شناور می شود و اجزاء جذب شده را برای حذف به سطح می برد. علاوه بر این، سرباره یک لایه محافظ بر روی سطح فولاد مذاب تشکیل می دهد و از اکسیداسیون ثانویه جلوگیری می کند.

• انتشار گرما برای بهبود سیالیت:

واکنش گرمازا آلیاژ سیلیکون کلسیم با اکسیژن دمای فولاد مذاب را افزایش می‌دهد و ویسکوزیته را بیشتر کاهش می‌دهد و جریان آخال‌ها را تسهیل می‌کند. این به ویژه در جلوگیری از انجماد نازل ناشی از دمای پایین فولاد موثر است.

آلیاژ سیلیکون کلسیم در مقابل اکسید کننده های سنتی

در مقایسه با اکسید زداهای سنتی مانند آلومینیوم، آلیاژ سیلیکون کلسیم به جای تشدید آن، علت اصلی گرفتگی را از بین می برد. می تواند جایگزین آلومینیوم برای اکسید زدایی نهایی شود و اساساً از انسدادهای مربوط به Al2O3- جلوگیری کند. جدول زیر تفاوت های اصلی را نشان می دهد:

برای به حداکثر رساندن اثر ضد گرفتگی آلیاژ سیلیکون کلسیم، انتخاب و کاربرد مناسب بسیار مهم است. در زیر دستورالعمل های اصلی گروه بندی شده بر اساس عوامل کلیدی آورده شده است:

انتخاب ترکیب آلیاژی

محصولاتی را انتخاب کنید که مطابق با استانداردهای صنعتی با مشخصات زیر باشد:

 نسبت کنترل شده Ca/Si (0.5-0.6 برای فولاد بلبرینگ)

 محتوای ناخالصی کم (جلوگیری از ورود مواد جدید)

 خلوص بالا (تضمین واکنش متالورژیکی پایدار)

فرم ها و پارامترهای برنامه بهینه

سیم هسته داربرای نفوذ عمیق تر فولاد و واکنش های یکنواخت تر به بلوک های آلیاژی ترجیح داده می شود. جدول زیر پارامترهای توصیه شده برای انواع فولاد رایج را خلاصه می کند:

نکات هماهنگی فرآیند

برای به حداکثر رساندن اثر ضد گرفتگی آلیاژ سیلیکون کلسیم، انتخاب و کاربرد مناسب بسیار مهم است:

• ترکیب آلیاژ:

محصولات مطابق با استانداردهای صنعت را انتخاب کنید، با نسبت Ca/Si کنترل شده (0.5-0.6 برای فولاد بلبرینگ) و محتوای ناخالصی کم. آلیاژ سیلیکون کلسیم با خلوص بالا واکنش‌های پایدار را تضمین می‌کند و از ورود اجزای جدید جلوگیری می‌کند.

• فرم درخواست:

برای نفوذ عمیق‌تر فولاد و واکنش‌های یکنواخت‌تر، سیم هسته‌دار بر بلوک‌های آلیاژی ترجیح داده می‌شود.

• هماهنگی فرآیند:

ترکیب سیلیکون کلسیم با پالایش کوره ملاقه ای (LF) برای کنترل دقیق ترکیب فولاد و دما. برای جلوگیری از اکسیداسیون ثانویه، از حفاظت کافی آرگون در طول ریخته‌گری اطمینان حاصل کنید.

گرفتگی نازل یک چالش مداوم در ریخته گری مداوم است که مانع کارایی تولید و کیفیت محصول می شود. آلیاژ سیلیکون کلسیم این مشکل را به طور جامع از طریق-مکانیسم‌های چند وجهی - اصلاح شامل، اکسید زدایی عمیق، حفاظت از سرباره و انتشار گرما - حل می‌کند و آن را به بهترین راه حل ضد گرفتگی- تبدیل می‌کند.

برای تولیدکنندگان فولاد که به دنبال بهینه‌سازی فرآیندهای ریخته‌گری مداوم هستند، سرمایه‌گذاری در آلیاژ سیلیکون کلسیم با کیفیت-یک تصمیم استراتژیک است. با استفاده از خواص متالورژیکی منحصربه‌فرد آن، تولیدکنندگان می‌توانند اختلالات مربوط به گرفتگی-را به حداقل برسانند، رقابت در بازار را افزایش دهند و تقاضای جهانی رو به رشد برای محصولات فولادی با عملکرد بالا را برآورده کنند.