I. Определение продукта и основные компоненты
   Определение:

    Порошковая проволока из кальциевого-железа (CaFe порошковая проволока) — это специализированный материал для подачи проволоки, используемый при рафинировании стали в металлургической промышленности. Это цилиндрическая проволока, изготовленная путем смешивания гранул металлического кальция и железного порошка в определенном соотношении в качестве материала сердцевины с холодно-прокатной полосой из низко-углеродистой стали в качестве внешней оболочки посредством процесса плакирующей прокатки. Его основные области применения включают раскисление, десульфурацию и модификацию включений в процессах производства стали и ковшового рафинирования. Это предпочтительный материал для обработки кальцием чистых марок стали, таких как низко-углеродистая сталь, ультра-низко-углеродистая сталь и сталь с низким-кремнием.

   Основные компоненты:

Материал сердцевины: состоит из 25–35 % гранул кальция и 65–75 % железного порошка (обычные марки включают Ca30 и Ca40, что соответствует содержанию кальция примерно 30 % и 40 % соответственно). Гранулы кальция обеспечивают раскисляющую и десульфурирующую активность, а железный порошок увеличивает вес, замедляет испарение кальция и улучшает утилизацию кальция.

Внешняя оболочка: холоднокатаная-лента из низко-углеродистой стали толщиной 0,4±0,2 мм, обеспечивающая хорошее покрытие для предотвращения окисления и поглощения влаги материалом сердцевины, а также стабильное растрескивание и выделение материала сердцевины во время подачи расплавленной стали.

Характеристики смешивания: Соотношение железного порошка и гранул кальция в материале сердцевины точно подобрано таким образом, чтобы избежать высокотемпературного испарения и потери чистого кальция из-за его низкой плотности (1,55 г/см³) и низкой температуры плавления (839 градусов), а также обеспечить более равномерное диспергирование кальция в расплавленной стали за счет матричного эффекта железного порошка.

II. Основные характеристики

III. Основные преимущества
Преимущество использования кальция и баланса затрат:По сравнению с проволокой из чистого кальция (выход кальция всего 5 %-8%), железный порошок в кальциевой-порошковой проволоке замедляет испарение и выгорание кальция, увеличивая выход кальция до 8–15 %. В то же время железный порошок заменяет некоторое количество металлического кальция, сокращая потребление драгоценных ресурсов кальция и снижая затраты на рафинирование на 10–15%, обеспечивая баланс между эффективностью и экономичностью.

   Преимущество стабильности и безопасности плавки:Предотвращает сильное разбрызгивание расплавленной стали, вызванное парами кальция во время подачи проволоки из чистого кальция, снижает износ электродов и уменьшает эрозию футеровки печи, продлевая срок службы оборудования более чем на 30%. Кроме того, процесс подачи проволоки стабилен: падение температуры расплавленной стали составляет менее или равно 8 град/мин, что намного ниже, чем при методе впрыскивания порошка (15-20 град/мин), что обеспечивает стабильность процессов плавки.

   Преимущества в контроле состава и выхода:Точный контроль скорости подачи (обычно 2-5 м/с) и скорости подачи с помощью механизма подачи проволоки позволяет точно-настраивать состав стали, повышая степень восстановления металлов и редкоземельных элементов на 5–10 % и уменьшая диапазон колебаний состава до ±0,02 %, что соответствует строгим требованиям к точности состава для высококачественных марок стали.

    Экологические и эксплуатационные преимущества:Процесс подачи проволоки хорошо-герметичен, не выделяет пыли и вредных газов, что соответствует требованиям зеленой металлургии; инвестиции в оборудование составляют лишь 60% от инвестиций в метод впрыскивания порошка, а эксплуатация проста, требуется всего 1-2 человека на станцию, что снижает затраты на рабочую силу.

IV. Основные металлургические функции
    Высокоэффективное-раскисление:Кальций имеет гораздо более высокое сродство к кислороду, чем алюминий и марганец (при 25 градусах свободная энергия образования Ca-O составляет -604 кДж/моль, а Al-O составляет -1582 кДж/моль), быстро реагируя в расплавленной стали с образованием CaO. Он также может соединяться с Al₂O₃ с образованием алюминатов кальция с низкой температурой плавления (1200-1400 градусов), которые легко всплывают и выгружаются. Согласно отраслевым данным, когда содержание кислорода в расплавленной стали контролируется на уровне менее или равного 80×10⁻⁶ перед подачей проволоки, степень раскисления может достигать 31,1%-60%, а конечное содержание кислорода в расплавленной стали может быть снижено до уровня ниже 20×10⁻⁶.

    Глубокая десульфурация:Кальций имеет сильное сродство к сере, образуя CaS с высокой-точкой плавления-(2450 градусов). Растворимость CaS в расплавленной стали при температуре 1500 градусов составляет всего 0,0015%, что обеспечивает эффективность десульфурации 30%-50%. Особенно при выплавке стали со сверхнизким содержанием серы в сочетании с обработкой верхнего шлака содержание серы в стали можно стабильно контролировать на уровне ниже 5×10⁻⁶, и реверсия серы менее вероятна.

    Модификация включения:При увеличении эффективного содержания кальция в стали длинные хрупкие включения MnS превращаются в мелкие (менее или равные 5 мкм) однородно дисперсные фазы CaS или композитные фазы CaS-MnS. Одновременно кластерные включения Al₂O₃ модифицируются в сферические алюминаты кальция, улучшая анизотропию стали, увеличивая ударную вязкость на 20–30% и увеличивая усталостную долговечность более чем на 30%.

   Улучшена играбельность кастинга:Модифицированные включения легче всплывают и удаляются, что снижает вероятность засорения сопла (с 30% при методе впрыскивания порошка до менее 5%), увеличивает скорость непрерывной разливки на 10-15%, позволяет избежать аварий с прерыванием разливки, вызванных наплывами в сопле, и повышает эффективность производства.

V. Сценарии применения

   Основные марки стали применения:Низко-углеродистая сталь, сверх-низко-углеродистая сталь (например, сталь IF), низко-кремниевая сталь, высоко-прочная арматура (HRB400 и выше), подшипниковая сталь, трубопроводная сталь и т. д., особенно подходящие для производства чистой стали со строгими требованиями к морфологии, количеству и точности состава включений.

 Ключевые процессы плавки:Рафинирование ковша (печь LF, печь RH), обработка кальцием перед непрерывной разливкой; может использоваться в сочетании с кальциевой-кремниевой порошковой проволокой и алюминиевой порошковой проволокой для достижения полного процесса рафинирования с «раскислением-десульфурацией-модификацией включения»; его также можно использовать для предварительной обработки расплавленного чугуна и ковкого чугуна для улучшения характеристик литья.

    Тенденции отраслевого применения:По мере развития сталелитейной промышленности в сторону высокотехнологичных-зеленых технологий доля производства стали с низким-высоким содержанием серы и чистой стали увеличится с 35 % в 2020 году до 50 % в 2025 году. Ожидается, что рыночный спрос на кальциевую-порошковую проволоку будет расти в среднем на 8–10 % в год, становясь ключевым вспомогательным материалом для сталелитейных заводов, повышающим конкурентоспособность продукции.

VI. Меры предосторожности при использовании

Управление процессом подачи проволоки:Требуется перемешивание аргоном (интенсивность перемешивания 0,5-1,0 м³/(мин・т)) для обеспечения достаточного контакта и реакции между материалом сердцевины и расплавленной сталью. Глубина подачи проволоки должна достигать не менее 2/3 высоты расплавленной стали, чтобы предотвратить преждевременное плавление стержневого материала в слое шлака, которое может повлиять на утилизацию кальция.

   Контроль добавления кальция:Количество подаваемой проволоки следует рассчитывать исходя из исходного содержания серы ([S]₀) в расплавленной стали. Обычно добавка кальция на тонну стали составляет 0,2-0,5 кг. Чрезмерное добавление кальция может легко привести к образованию крупных- включений CaO, что отрицательно скажется на качестве стали. Необходимы корректировки в режиме реального времени посредством онлайн-мониторинга состава.

   Хранение и транспортировка:Храните в сухом, хорошо проветриваемом- складе во избежание впитывания влаги и окисления материала сердцевины (кальций легко вступает в реакцию с водой с образованием Ca(OH)₂, снижая его активность). Избегайте сильных столкновений во время транспортировки, чтобы предотвратить повреждение стальной полосы и утечку порошка сердечника.