سبائك كالسيوم سيليكون 30/60 — مزيل أكسجة مركب ومعدّل للشوائب

سبائك كالسيوم سيليكون (CaSi) هي Ferroalloy حيوية في صناعة الصلب الحديثة تؤدي وظيفة مزدوجة لإزالة الأكسجة المركبة وتعديل الشوائب غير المعدنية. الدرجة القياسية CaSi 30/60، التي تحتوي على 28–32% كالسيوم و55–65% سيليكون، توصل كلا العنصرين في آنٍ واحد إلى حمأة الصلب المنصهر. يعمل السيليكون كمزيل أكسجة قوي، يختزل الأكسجين المذاب لتكوين ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂)، بينما يؤدي الكالسيوم المهمة بالغة الأهمية المتمثلة في تحويل شوائب الألومينا الصلبة ذات نقطة الانصهار العالية (Al₂O₃) إلى ألومينات كالسيوم سائلة بنقاط انصهار أقل من 1400 درجة مئوية. هذا التحول في الشوائب ضروري لدرجات الصلب المقتول بالألومنيوم، حيث تتراكم عناقيد الألومينا عند فوهة الصب المستمر مسببةً الانسداد وعيوب السطح وتوقفات مكلفة في عملية الصب. سبائكنا CaSi 30/60 تُنتج بنطاقات محكمة من الكالسيوم والسيليكون، ومحتوى منخفض من الألومنيوم والفوسفور، وتدرج حبيبي ثابت لضمان استرداد متوقع وتحكم موثوق في الشوائب.

آلية تحسين نقاء الصلب بواسطة كالسيوم سيليكون معروفة جيداً في الممارسة المعدنية. في الصلب المقتول بالألومنيوم، يتفاعل الألومنيوم المذاب مع الأكسجين لتكوين شوائب ألومينا صلبة تتواجد كعناقيد صلبة غير منتظمة بنقاط انصهار تتجاوز 2050 درجة مئوية. هذه العناقيد لا تتشوه أثناء الدرفلة على الساخن، مما يؤدي إلى شوائب خيطية تقلل مقاومة الإعياء والمتانة وجودة السطح. عند إدخال الكالسيوم من CaSi، يتفاعل مع عناقيد الألومينا لتكوين مركبات ألومينات الكالسيوم (مثل 12CaO·7Al₂O₃، المعروف باسم الماينيت) السائلة عند درجات حرارة صناعة الصلب. هذه الشوائب السائلة كروية وتتشوه بسهولة أثناء الدرفلة، مما يحسن الخصائص الميكانيكية ونقاء الصلب. إضافة السيليكون المتزامنة توفر إزالة أكسجة احتياطية، مما يضمن انخفاض المحتوى الكلي للأكسجين في المنتج النهائي. آلية العمل المزدوجة هذه تجعل CaSi العامل المفضل للمعالجة في درجات الصلب النقي بما في ذلك الصلب الخالي من الفجوات (IF)، والصلب فائق الانخفاض في الكربون (ULC)، وصلب المحامل، وصلب خطوط الأنابيب.

يُطبق كالسيوم سيليكون في صناعة الصلب بطريقتين رئيسيتين: الإضافة المباشرة كسبيكة كتلية إلى فرن البوتقة، والحقن كسلك مغمّد. في تطبيقات فرن البوتقة، يُضاف CaSi الكتلي (عادةً 10–50 مم) خلال مرحلة التنقية بعد اكتمال إزالة الأكسجة بالألومنيوم، بمعدلات إضافة نموذجية تبلغ 0.5–2.0 كجم لكل طن صلب حسب مستوى الكالسيوم المستهدف ودرجة الصلب. معدلات الاسترداد للإضافة الكتلية تتراوح عادةً بين 15–25% بسبب انخفاض كثافة الكالسيوم وضغط بخاره العالي عند درجات حرارة صناعة الصلب. حقن السلك المغمّد يوفر استرداداً أعلى وأكثر ثباتاً للكالسيوم (30–40%) من خلال توصيل CaSi مباشرة إلى عمق المصهر حيث يثبط الضغط الفيروستاتيكي تبخر الكالسيوم. كالسيوم سيليكون لدينا متوفر بشكلين الكتلي والمسحوق، مع درجات المسحوق (0–3 مم) محجمة خصيصاً لحشو السلك المغمّد، مما يضمن التغذية الموثوقة والتوصيل المتسق للكالسيوم في كلتا طريقي التطبيق.