У процесима рафинације у ливади,легуре калцијума и силицијумасу један од најважнијих композитних адитива. Они истовремено обављају три главна задатка: деоксидацију, одсумпоравање и модификацију инклузије, што их чини незаменљивим материјалом за производњу -квалитетног чистог челика.
Међутим, чак и са истом класом легуре силицијум калцијума, могу постојати значајне разлике у ефектима третмана између различитих серија. Основни узрок ове разлике често не лежи у варијацијама у оперативном процесу, већ у стабилности композиције саме легуре ЦаСи-нарочито у флуктуацијама у садржају калцијума и силицијума. Калцијум је најреактивнији деоксидирајући елемент, па чак и мале промене у његовом садржају могу изазвати значајне промене у ефектима третмана челика.
Двоструке предности сика легуре потичу од синергистичког ефекта калцијума и силицијума, при чему сваки има свој нагласак на функцији:
| Елементи | Основне функције | Механизам деловања |
| Калцијум (Ца) | Јака деоксидација, десулфуризација и денатурација инклузије | Има јак афинитет за кисеоник и сумпор, формирајући ЦаО и ЦаС, претварајући Ал₂О₃ у калцијум-алуминат ниске-тачке{1}}тачке{1}}. |
| силицијум (Си) | Основна деоксидација и обрада носећих елемената | Прво врши прелиминарну деоксидацију, док истовремено снижава притисак паре калцијума, чиме се повећава принос калцијума. |
Калцијум у легурама калцијум-силицијума
1. Капацитет деоксидације: квантитативни однос између садржаја калцијума и ефикасности деоксидације
Капацитет деоксидације калцијума је далеко бољи од капацитета силицијума. Студије су показале да је афинитет калцијума према кисеонику око 30% већи од афинитета силицијума. Садржај калцијума директно одређује ефикасност деоксидације легуре.
| Врсте садржаја калцијума | Обим | Карактеристике деоксигенације | Применљиви сценарији |
| Висок ниво калцијума |
Ца већи или једнак 31% |
Снажна способност деоксидације, брзо смањење садржаја кисеоника у истопљеном челику и формирање инклузија калцијум алумината ниске{0}}тачке{1}}тачке. | Челик{0}}високе чистоће, челик за аутомобиле, челик за лежајеве |
| Средње калцијумски тип |
око 24%-28% |
Умерена способност деоксидације, добре укупне перформансе. | Конвенционални челик високог{0}}квалитета, конструкциони челик |
| Тип са ниским садржајем калцијума |
Ца мање од или једнако 20% |
Ограничена способност деоксидације, углавном се користи као помоћно средство за деоксидацију силицијума. | Обичан челик, ливено гвожђе |
2. Ефекат модификације укључивања
Једна од основних вредности легура силицијум калцијума је модификација инклузија Ал₂О₃ високе{0}}тачке{1}}тачке топљења у калцијумове алуминате са ниском-тачком топљења-, чиме се побољшава флуидност истопљеног челика и својства челика.
| Ца/Си однос | Инцлусион Морпхологи | Резултати лечења | Ризик од формирања чворова на спруеу |
| < 0.5 (insufficient calcium) | Висока-тачка-тачка Ал₂О₃ инклузије (тачка топљења 2050 степени) | Непотпуна денатурација; инклузије остају чврсте. | Висок ризик |
|
0.5-0.8 |
Делимично измењено | Умерени резултати; уочене флуктуације. | Средњи ризик |
| Веће или једнако 0,8 (довољно калцијума) | Течни калцијум алуминат (ниска тачка топљења) | Инклузије потпуно денатурисане; лако плутају и уклањају. | Низак ризик |
3. Негативни ефекти прекомерног садржаја калцијума
Важно је напоменути да више калцијума није нужно и боље. Прекомерни садржај калцијума може довести до нових проблема:
| Врсте проблема | Специфичне манифестације | Објашњење механизма |
| Ограничење тачке кључања | Тачка кључања калцијума је само 1484 степена, нижа од температуре растопљеног челика. | Вишак калцијума ће насилно испарити, узрокујући прскање растопљеног челика. |
| Смањен принос | Принос калцијума у расутим легурама је само 20%-30%. | Калцијум излази као пара, што доводи до ниског коришћења. |
| Спорије растварање | Тачка топљења легура високог{0}}калцијума се повећава (1100 степени →1300 степени). | Време потпуног растварања се продужава са 3-5 минута на 8-10 минута. |
| Расипање ресурса | Губитак високо{0}}валентних елемената калцијума. | Економска ефикасност се смањује. |
Препорука за процес:Препоручује се употребажица са језгромпроцес храњења уместо директног уноса блок легуре, што може повећати стопу опоравка калцијума са 20%-30% на 40%-50%.
Силицијум у ЦаСи легурама
1. Функција "носиоца" силикона
Силицијум у силицијумским{0}}легурама калцијума не само да врши основну деоксидацију већ такође игра кључну улогу-као „носач“ за калцијум. Чисти калцијум има изузетно висок притисак паре на температурама растопљеног челика, што отежава ефикасно додавање; међутим, након формирања легуре са силицијумом, активност калцијума се смањује, омогућавајући му да се стабилно раствори у растопљеном челику и испољава свој деоксидирајући ефекат.
2. Свеобухватни утицај односа Ца/Си на ефекте третмана челика
Узимајући у обзир калцијум и силицијум као синергистички систем, њихов однос (Ца/Си) је важнији параметар процеса од садржаја било ког појединачног елемента:
| Распон односа Ца/Си | Ефекат деоксигенације | Контрола укључивања | Перформансе континуираног ливења | Квалитет челика |
|
< 0.4 (Severe calcium deficiency) |
Јадно | Ал₂О₃ инклузије: неденатурисан | Озбиљно зачепљење млазнице | Значајна анизотропија |
|
0,4-0,6 (недовољно калцијума) |
Просечно | делимично денатурисан | Повремено зачепљење | Велике флуктуације перформанси |
|
0,6-0,8 (добро) |
Добро | потпуно денатурисан | У основи стабилан | Стабилне перформансе |
|
0,8-1,0 (оптимално) |
Одлично | потпуно течни | Гладак рад | Одличан квалитет |
|
>1,0 (вишак калцијума) |
Одлично, али расипно | стабилан ефекат | Лак рад, али висока цена | Добар квалитет, али лоша економска ефикасност |
За компаније које се баве производњом челика, избор добављача легура калцијум-силицијума са стабилним саставом није само одлука о набавци већ и стратешко улагање у контролу квалитета. Тек када садржај калцијума и силицијума у свакој серији легуре силицијум{1}}калцијума остане стабилан у оквиру циљаног опсега, процесни инжењери могу да успоставе поуздан модел процеса, омогућавајући предвидљиве, поновљиве и оптималне резултате третмана челика.
