سبائك السيليكون الكالسيوم (CaSi)هي مادة مضافة أساسية متعددة الوظائف في إنتاج الحديد الزهر. من خلال أربع وظائف أساسية-تعديل الجرافيت وإزالة الأكسدة والتنقية وتنقية الحبوب والتحكم في الكبريت-يعمل على تحسين قوة الحديد الزهر ومتانته وقابليته للتصنيع وموثوقيته بشكل شامل، مما يجعله مناسبًا -للتطبيقات المتطورة مثل قطع غيار السيارات والآلات الصناعية.
الخصائص الفيزيائية:نقطة الانصهار 1250-1350 درجة، الكثافة 2.5-2.8 جم/سم مكعب، كتلة رمادية فضية (5-30 مم) أو مسحوق، يتطاير الكالسيوم بسهولة عند درجات حرارة عالية، ويظهر تفاعلًا قويًا، وله توافق جيد مع الحديد المنصهر؛
المزايا الأساسية:التكامل متعدد الوظائف (المعالجة الكروية + إزالة الأكسدة + التكرير)، إضافة 0.2%-0.5% لكل طن من الحديد الزهر يمكن أن يؤدي إلى تحسين الأداء متعدد-الأبعاد، مع فعالية كبيرة من حيث التكلفة؛
الآلية الأساسية لسبائك الكالسيوم والسيليكون تعمل على تحسين أداء الحديد الزهر
(1) تعديل الجرافيت: من "الرقاقة" إلى "الشبه الكروي"، تتضاعف الصلابة
آلية العمل:
يعزز السيليكون نشاط الكربون في الحديد المنصهر، ويعزز نواة الجرافيت؛ يتم امتصاص الكالسيوم، باعتباره عامل كروي، على سطح نوى الجرافيت، مما يمنع نمو القشور ويوجه تكوين الأجسام الكروية/الدودة-مثل الجرافيت؛
رد الفعل الرئيسي:
يتحد الكالسيوم مع الكبريت والأكسجين، مما يزيل تداخلهما مع كروية الجرافيت، بينما يمكن أن يكون CaC₂ الناتج بمثابة قلب نواة الجرافيت.
(2) إزالة الأكسدة والتنقية: تقليل الشوائب وتحسين النقاء.
آلية العمل:
يتفاعل السيليكون مع الأكسجين: Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe. تبلغ كثافة SiO2 المتولدة 2.65 جم/سم3، وهي أقل بكثير من كثافة الحديد المنصهر (7.1 جم/سم3)، مما يجعل من السهل أن تطفو وتشكل الخبث.
إزالة الأكسدة المعززة للكالسيوم-:
2Ca + O₂ → 2CaO. الكالسيوم لديه ألفة أقوى للأكسجين من السيليكون، والتي يمكن أن تزيل كميات ضئيلة من الأكسجين المتبقي في الحديد المنصهر. في الوقت نفسه، يتفاعل مع Al₂O₃ لتكوين شوائب مركبة ذات نقطة انصهار منخفضة (CaO・Al₂O₃)، مما يسهل عملية الانفصال.
(3) صقل الحبوب: ينقي البنية المجهرية ويوازن القوة والمتانة.
آلية العمل:
تعمل الجسيمات الصغيرة (مثل CaS وSiO₂) في سبائك السيليكون-الكالسيوم كمواقع نووية غير متجانسة، مما يعزز تكوين العديد من الحبوب الدقيقة بدلاً من عدد قليل من الحبوب الخشنة أثناء تصلب الحديد الزهر.
تعزيز حدود الحبوب:
تعمل الحبوب المكررة على زيادة عدد حدود الحبوب لكل وحدة حجم، مما يعيق حركة الخلع وتشتيت الإجهاد، وبالتالي تحسين الأداء العام للمادة.
(4) التحكم في الكبريت: يزيل الهشاشة الساخنة ويحسن أداء التشغيل الآلي
آلية العمل:
يتفاعل الكالسيوم بشكل تفضيلي مع الكبريت: Ca + FeS → CaS + Fe. CaS لديه نقطة انصهار تبلغ 2450 درجة، وهو غير قابل للذوبان في الحديد المنصهر، ويترسب كجزيئات صلبة، ويطفو على الخبث، مما يزيل تمامًا التأثيرات الضارة للكبريت.
القيمة الرئيسية:
يمنع FeS (نقطة الانصهار 1190 درجة) من تشكيل شبكة مستمرة عند حدود الحبوب، مما يقضي على ظاهرة "الهشاشة الساخنة".
نقاط التحكم الرئيسية في الاستخدام:
توقيت الإضافة:يضاف إلى حديد الدكتايل بعد المعالجة الكروية وقبل التلقيح؛ أضف إلى الحديد الزهر الرمادي قبل 5-10 دقائق من النقر لضمان التفاعل الكافي.
طريقة الإضافة:يضيفكاسي مقطوعالمنتجات مباشرة؛ يضيفمسحوق سيكاالمنتجات من خلال التلقيح. يضيفسلك CaSi محفورالمنتجات التي تستخدم وحدة التغذية السلكية (السرعة 3-5 م/ث) لتجنب فقدان تطاير الكالسيوم.
التحكم في الجرعة: Excessive addition (>0.5%) will lead to excessively high cast iron hardness (HB>250)، مما يزيد من صعوبة المعالجة. مطلوب التحكم الدقيق وفقا لنوع الحديد الزهر.
