סגסוגת סידן סיליקון (CaSi)הוא תוסף רב תכליתי ליבה בייצור ברזל יצוק. באמצעות ארבע פונקציות ליבה-שינוי גרפיט, ניקוי חמצון וטיהור, עידון גרגרים ובקרת גופרית-זה משפר באופן מקיף את החוזק, הקשיחות, יכולת העיבוד והאמינות של ברזל יצוק, מה שהופך אותו למתאים ליישומים-מתקדמים כגון חלקי רכב ומכונות תעשייתיות.
תכונות פיזיקליות:נקודת התכה 1250-1350 מעלות, צפיפות 2.5-2.8g/cm³, בלוק אפור-כסף (5-30 מ"מ) או אבקה, סידן מתנדף בקלות בטמפרטורות גבוהות, מפגין תגובתיות חזקה ובעל תאימות טובה לברזל מותך;
יתרונות ליבה:אינטגרציה רב תכליתית (ספרואידיזציה + דה חמצון + זיקוק), הוספת 0.2%-0.5% לטון ברזל יצוק יכולה להשיג שיפור ביצועים רב-מימדי, עם עלות-תועלת משמעותית;
מנגנון ליבה של סגסוגת סיליקון סיליקון המשפר את ביצועי ברזל יצוק
(1) שינוי גרפיט: מ"פתית" ל"ספרואיד", הקשיחות מכפילה
מנגנון פעולה:
סיליקון משפר את פעילות הפחמן בברזל מותך, מקדם גרעיני גרפיט; סידן, כחומר ליצירת כדוריות, נספג על פני השטח של גרעיני גרפיט, מעכב צמיחת פתיתים ומנחה את היווצרות כדורית/תולעת-כמו גרפיט;
תגובת מפתח:
סידן מתחבר עם גופרית וחמצן, ומבטל את ההפרעה שלהם לכדוריות גרפיט, בעוד שה-CaC₂ שנוצר יכול לשמש כגרעין גרפיט.
(2) ניקוי חמצון וטיהור: הפחתת תכלילים ושיפור הטוהר.
מנגנון פעולה:
סיליקון מגיב עם חמצן: Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe. הצפיפות של SiO₂ הנוצר היא 2.65 גרם/ס"מ³, נמוכה בהרבה מזו של ברזל מותך (7.1 גרם/ס"מ³), מה שמקל על ציפה ויצירת סיגים.
סידן-תחמצן משופר:
2Ca + O₂ → 2CaO. לסידן יש זיקה חזקה יותר לחמצן מאשר סיליקון, שיכול להסיר כמויות עקבות של חמצן שיורי בברזל מותך. במקביל, הוא מגיב עם Al₂O₃ ליצירת תכלילים מרוכבים בנקודת -היתוך- נמוכה (CaO・Al₂O₃), מה שמקל על הפרדה.
(3) עידון דגנים: מעדן את המיקרו-מבנה, מאזן חוזק וקשיחות.
מנגנון פעולה:
חלקיקים זעירים (כגון CaS, SiO₂) בסגסוגות סיליקון-מתפקדים כאתרי גרעין הטרוגניים, ומקדמים היווצרות של גרגרים עדינים רבים ולא של כמה גרגרים גסים במהלך התמצקות ברזל יצוק.
חיזוק גבולות התבואה:
גרגירים מזוקקים מגדילים את מספר גבולות הגרגרים ליחידת נפח, מעכבים את תנועת התזוזה ומפזרים מתח, ובכך משפרים את ביצועי החומר הכוללים.
(4) בקרת גופרית: מבטל פריכות חמה ומשפר את ביצועי העיבוד
מנגנון פעולה:
סידן מגיב באופן מועדף עם גופרית: Ca + FeS → CaS + Fe. ל-CaS נקודת התכה של 2450 מעלות, אינו מסיס בברזל מותך, משקע כחלקיקים מוצקים, וצף אל הסיגים, ומבטל לחלוטין את ההשפעות המזיקות של גופרית.
ערך מפתח:
מונע מ-FeS (נקודת התכה 1190 מעלות) ליצור רשת רציפה בגבולות התבואה, ומבטל את תופעת ה"שבריריות החמה".
נקודות בקרה עיקריות לשימוש:
עיתוי הוספה:הוסף לברזל רקיע לאחר טיפול כדורי ולפני חיסון; הוסף לברזל יצוק אפור 5-10 דקות לפני ההקשה כדי להבטיח תגובה מספקת.
שיטת הוספה:לְהוֹסִיףCaSi Lumpמוצרים ישירות; לְהוֹסִיףאבקת SiCaמוצרים באמצעות מחסן; לְהוֹסִיףחוט עם ליבות CaSiמוצרים המשתמשים במזין תיל (מהירות 3-5 מ'/שניה) כדי למנוע אובדן נידוף סידן.
בקרת מינון: Excessive addition (>0.5%) will lead to excessively high cast iron hardness (HB>250), מגביר את קושי העיבוד. נדרשת שליטה מדויקת בהתאם לסוג הברזל היצוק.
