Alliage Silicium Calcium 30/60 — Désoxydant Composite et Modificateur d'Inclusions

L’alliage de silicium calcium (CaSi) est une ferro-alliage essentiel dans la sidérurgie moderne qui remplit la double fonction de désoxydation composite et de modification des inclusions. La nuance standard CaSi 30/60, contenant 28 à 32 % de calcium et 55 à 65 % de silicium, apporte simultanément les deux éléments au bain d’acier liquide. Le silicium agit comme un puissant désoxydant, réduisant l’oxygène dissous pour former de la silice (SiO₂), tandis que le calcium accomplit la tâche tout aussi importante de transformer les inclusions d’alumine solide (Al₂O₃) à point de fusion élevé en aluminates de calcium liquides dont les points de fusion sont inférieurs à 1400 °C. Cette transformation des inclusions est indispensable pour les nuances d’acier calmé à l’aluminium, où les agglomérats d’alumine s’accumuleraient autrement à la busette de coulée continue, provoquant un colmatage, des défauts de surface et des interruptions de coulée coûteuses. Notre alliage CaSi 30/60 est produit avec des plages de calcium et de silicium étroites, une faible teneur en aluminium et en phosphore, et un calibrage constant pour garantir une récupération prévisible et un contrôle fiable des inclusions.

Le mécanisme par lequel le silicium calcium améliore la propreté de l’acier est bien établi dans la pratique métallurgique. Dans l’acier calmé à l’aluminium, l’aluminium dissous réagit avec l’oxygène pour former des inclusions d’alumine solide qui se présentent sous forme d’agglomérats durs et irréguliers dont les points de fusion dépassent 2050 °C. Ces agglomérats ne se déforment pas lors du laminage à chaud, engendrant des inclusions filantes qui dégradent la résistance à la fatigue, la ténacité et la qualité de surface. Lorsque le calcium du CaSi est introduit, il réagit avec ces agglomérats d’alumine pour former des composés d’aluminate de calcium (tels que 12CaO·7Al₂O₃, connu sous le nom de mayénite) qui sont liquides aux températures de fabrication de l’acier. Ces inclusions liquides sont sphériques et se déforment facilement lors du laminage, améliorant ainsi les propriétés mécaniques et la propreté de l’acier. L’addition simultanée de silicium assure une désoxydation de soutien, garantissant une faible teneur totale en oxygène dans le produit final. Ce mécanisme à double action fait du CaSi l’agent de traitement de référence pour les nuances d’acier propre, notamment l’acier interstitiel libre (IF), l’acier à ultra-bas carbone (ULC), l’acier à roulements et l’acier pour tubes.

Le silicium calcium est appliqué en sidérurgie selon deux méthodes principales : l’addition directe sous forme de morceaux au four poche et l’injection sous forme de fil fourré. Dans les applications en four poche, le CaSi en morceaux (généralement 10–50 mm) est ajouté durant l’étape d’affinage une fois la désoxydation à l’aluminium achevée, avec des taux d’addition typiques de 0,5 à 2,0 kg par tonne d’acier selon le niveau de calcium visé et la nuance d’acier. Les taux de récupération pour l’addition en morceaux se situent généralement entre 15 et 25 % en raison de la faible densité du calcium et de sa pression de vapeur élevée aux températures sidérurgiques. L’injection par fil fourré offre une récupération du calcium nettement supérieure et plus constante (30 à 40 %) en délivrant le CaSi directement à la profondeur du bain où la pression ferrostatique supprime la vaporisation du calcium. Notre silicium calcium est disponible sous forme de morceaux et de poudre, les grades poudre (0–3 mm) étant spécifiquement calibrés pour le remplissage des fils fourrés, garantissant une alimentation fiable et une livraison de calcium constante dans les deux méthodes d’application.