סגסוגות סידן סיליקוןמורכבים בעיקר מסידן (Ca) וסיליקון (Si), עם כמה אלמנטים כגון בריום ואלומיניום, התומכים בהתאמה שלהם ליישומים שונים:
טווח הרכב:Ca 28%-35%, Si 55%-65%, זיהומים Al פחות או שווה ל-2.0%, S פחות או שווה ל-0.04%, P פחות או שווה ל-0.04%
תכונות פיזיקליות:נקודת התכה 1250-1350 מעלות, צפיפות 2.5-2.8 גרם/ס"מ³, בצורת גוש (5-30 מ"מ) או גרגירית (1-10 מ"מ), מפגין פעילות כימית חזקה בטמפרטורות גבוהות.
פונקציות ליבה:שילוב של הסרת גופרית, הסרת חמצון, סגסוגת ועידון תבואה, הוא "חומר מרוכב רב-תפקודי" בתעשיית המתכות.
תרחישי יישום ליבה של סגסוגת סיליקון סידן
(1) תעשיית ייצור פלדה: חומר גלם ליבה להסרת גופרית, הסרת חמצון וסגסוגת
סגסוגת סיליקונקלציום היא חומר מרוכב פונקציונלי-ביעילות גבוהה בתעשיית ייצור הפלדה, מתאים במיוחד לייצור פלדה גבוהה- ופלדה נמוכה במיוחד ברמת גופרית. יישומי הליבה שלה הם כדלקמן:
הסרת גופרית עמוקה:
מנגנון פעולה:סידן מגיב עם גופרית עם אנרגיה חופשית נמוכה במיוחד, יוצר CaS באופן ספונטני (נקודת התכה של 2450 מעלות, כמעט בלתי מסיס בפלדה מותכת) בטמפרטורות גבוהות. סיליקון משחרר בו זמנית ומייעל את סביבת התגובה (אנגלית: Ca + S → CaS, Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe);
השפעה כמותית:הוספת 0.1%-0.5% יכולה להפחית את תכולת הגופרית של פלדה מותכת מ-0.05%-0.08% מתחת ל-0.01% (תקן פלדה גופרית נמוכה במיוחד), ולהשיג קצב הסרת גופרית של 80%-95%;
תרחישים מתאימים:-דרגות פלדה גבוהות הרגישות לתכולת גופרית, כגון פלדת מיסבים, פלדה קפיצית ופלדת אל חלד.
הסרת חמצון-ביעילות גבוהה:
מנגנון פעולה:לסידן יכולת ניקוי חמצון חזקה יותר מאלומיניום וסיליקון. הוא יכול להגיב עם חמצן ותחמוצות בפלדה מותכת ליצירת CaO, ויכול גם להפחית תכלילים של Al₂O₃ (ויוצרים CaO ・Al₂O₃ בנקודת -התכה- נמוכה), אשר מוסרים בקלות על ידי ציפה.
השפעה כמותית:עם תוספת של 0.2%-0.3%, תכולת החמצן בפלדה מותכת יורדת מ-80-100ppm ל-20-30ppm, הכמות הכוללת של תכלילי תחמוצת יורדת ב-60%-70%, ושיעור הפגמים בפני השטח של בילטי פלדה יורד מ-1.2% ל-0.3%.
תרחישים מתאימים:ייצור של פלדה-מסגסוגת גבוהה- ופלדת סיליקון חשמלית, שיפור ביצועי העיבוד וחיי השירות של הפלדה.
סגסוגת ושיפור ביצועים:
מנגנון פעולה: אטומי סידן וסיליקון משולבים בסריג הפריט, מה שגורם לעיוות הסריג, מעכב את תנועת העקירה ועידון גודל הגרגירים;
השפעה כמותית:הוספת 0.1%-0.2% סגסוגת סיליקון ברזל לפלדה מבנית בעלת סגסוגת נמוכה מגבירה את חוזק המתיחה ב-10%-15% ואת קשיחות ההשפעה (-20 מעלות) ב-20%-30%, מה שהופך אותה למתאים למכונות הנדסיות ופלדת גשרים;
(2) תעשיית היציקה: רכיבי ליבה של חומרי חיסון וחומרי כדורים
סגסוגת SiCa משמשת בעיקר בייצור של ברזל יצוק אפור וברזל רקיע כדי לשפר את אחידות מבנה היציקה ותכונות מכניות:
יישום חומר חיסון:
מנגנון פעולה:מקדם משקעי גרפיטיזציה, מעדן גרגרי גרפיט ומבנה מטריצה, ומונע נטייה לברזל יצוק לבן;
השפעה כמותית:הוספת 0.1%-0.3% סגסוגת סיליקון ברזל גרגירית (1-3 מ"מ) (ברזל יצוק אפור) מגדילה את חוזק המתיחה של יציקות מ-200MPa ל-280MPa ומשפרת את קשיחות ההשפעה . 133%, שיעור גרוטאות מופחת מ-8% ל-3%; מתאים ל: יציקות מדויקות כגון בלוקי מנוע ומיטות מכונות.
רכיבי חומר כדוריות:
מנגנון פעולה:משמש בשילוב עם מגנזיום ויסודות אדמה נדירים (כגוןסיליקון סידן סגסוגות בריום) כדי לקדם התגבשות גרפיט לצורות כדוריות, לשפר את הקשיחות והחוזק של ברזל רקיע;
אֵפֶקְט:שיעור הכדוריות יכול להגיע ליותר מ-90%, חוזק מתיחה של ברזל רקיע גדול מ-450MPa או שווה ל-450MPa, התארכות גדולה מ-10% או שווה ל-10%, מתאים לחלקים נושאי עומס כגון גלי ארכובה וגלגלי שיניים לרכב;
יתרונות:בהשוואה לחומרי מגנזיום בודדים, סגסוגות סיליקון סיליקון יכולות להפחית את קצב שריפת המגנזיום-ב-15%-20%, ולהפחית את עלויות הייצור.
(3) ייצור סגסוגת ברזל: חומר צמצום וזיקוק-גבוהה
סגסוגות CaSi, בשל תכונות ההפחתה החזקות שלהן ותכולת הפחמן הנמוכה שלהן (פחות או שווה ל-0.1%), הן סוכני צמצום אידיאליים לייצור סגסוגות ברזל נמוכות-פחמן.
יישומי ליבה:
מנגנון פעולה:מפחית תחמוצות של ונדיום, טיטניום, ניוביום וכו', כדי להכין פרובנדיום דל-פחמן, פרוטיטניום, פרוניוביום וכו', תוך הימנעות מהעשרת פחמן;
תרחישים מתאימים:ייצור-מתקדמים של סגסוגת ברזל, המשמש בתחומי תעופה וחלל וחומרים אלקטרוניים.
פונקציית חידוד:מסיר זיהומים כגון גופרית וזרחן מסגסוגות ברזל, משפר את טוהר המוצר. לדוגמה, כאשר מייצרים פרומנגן -בטוהר גבוה, הוספת סגסוגות סיליקון סיליקון מפחיתה את תכולת הגופרית מ-0.05% מתחת ל-0.01%, ועומדת בדרישות של התכת פלדה גבוהה-.
(4) תרחישי יישום אחרים
התכת מתכות לא-ברזליות:כחומר זיקוק לאלומיניום וסגסוגות נחושת, הוא מסיר זיהומי חמצן וגופרית, משפר את טוהר המתכות והנזילות; עם תוספת של 0.3%-0.5%, תכולת החמצן של סגסוגות אלומיניום יורדת מ-50-80ppm ל-20-30ppm, ומפחיתה את שיעור פגמי הנקבוביות של יציקות ב-70%; תרחישים מתאימים: תעופה וחלל סגסוגת אלומיניום וייצור סגסוגת נחושת מדויקת.
חומרי ריתוך:כחומר גלם לריתוך מוטות וציפויי שטף, בתוספת של 20%-30%, הוא מתנקה ומסיר גופרית במהלך הריתוך, משפר את חוזק הריתוך ועמידות בפני קורוזיה; חוזק מתיחה של ריתוך גדול מ-400MPa או שווה ל-400MPa, וזמן עמידות בפני קורוזיה בתרסיס מלח הוארך פי 2; תרחישים מתאימים: ריתוך בנייה ומכונות.
התאמה ליישום והיגיון בחירה של דרגות שונות של סגסוגות CaSi
(1) ציוני ליבה וטבלת התאמת יישומים
| סיליקון סידן סגסוגת כיתה | רכיבי ליבה (Ca/Si) | תרחישי יישום ליבה | תוספת מומלצת |
| CaSi3060 | 30%/60% | דה-חמצון בייצור פלדה קונבנציונלי, חיסון של יציקות סגסוגת- נמוכה | 0.1%-0.2% (ייצור פלדה), 0.1%-0.3% (יציקה) |
| CaSi3262 | 32%/62% | הסרת גופרית ב-ייצור פלדה ברמה גבוהה, כדוריות ביציקה מדויקת | 0.2%-0.5%(ייצור פלדה),0.2%-0.4%(יציקה) |
| CaSi3560 | 35%/60% | זיקוק של פלדה דלת גופרית נמוכה במיוחד, חומרי הפחתה בייצור סגסוגת ברזל | 0.3%-0.5% (ייצור פלדה), 1.2-1.5 טון / טון סגסוגת (סגסוגת ברזל) |
(2) עקרונות ליבה של בחירה
עדיפות ביצועים:פלדה בדרגה גבוהה- ויציקה מדויקת צריכה להשתמש בדרגות-סידן גבוהות (Ca גדול מ-32%) או שווה ל-32%) כדי להבטיח השפעות של הסרת גופרית וסילוק חמצון;
יתרת עלויות:פלדה רגילה ויציקה קונבנציונלית צריכה להשתמש בדרגות-סידן בינוניות (Ca 30%-32%) כדי לאזן בין ביצועים לעלות;
התאמת תהליך:ייצור פלדה צריך להשתמש בחומרים גושיים (5-30 מ"מ), יציקה צריכה להשתמש בחומרים גרגירים (1-3 מ"מ), וייצור סגסוגת ברזל צריך להשתמש בחומרים גושיים (10-50 מ"מ).
