Persian
در صنعت فولادسازی، سیمهای مغزی نقش مهمی در بهبود کیفیت و خواص فولاد دارند. دو نوع متداول از سیمهای مغزی، سیم مغزی سیلیکا کلسیم و سیم مغزی آلومینیوم کلسیم هستند. هر کدام از این سیمها ویژگیها، مزایا و کاربردهای منحصر به فرد خود را دارند. هدف این مقاله مقایسه این دو نوع سیم مغزی است تا به تولیدکنندگان فولاد در تصمیمگیریهای آگاهانهتر کمک کند.
سیم مغزی سیلیکا کلسیم از یک غلاف فولادی پر شده با مخلوطی از سیلیسیم (Si) و کلسیم (Ca) تشکیل شده است. سیلیسیم یک اکسیدزدا و عامل گرافیتساز قوی در فولاد است. کلسیم میتواند شکل ناخالصیهای غیرفلزی را تغییر دهد و اثرات مضر آنها بر خواص مکانیکی فولاد را کاهش دهد. ترکیب سیلیسیم و کلسیم در سیم مغزی عملکردهای متعددی را در طول فرآیند فولادسازی ارائه میدهد.
سیم مغزی آلومینیوم کلسیم از یک غلاف فولادی تشکیل شده است که ترکیبی از آلومینیوم (Al) و کلسیم را در خود جای داده است. آلومینیوم یک اکسیدزدای بسیار موثر است و همچنین میتواند ساختارهای ریزدانهای را در فولاد تشکیل دهد و استحکام و چقرمگی آن را بهبود بخشد. کلسیم در این سیم مغزی عملکرد مشابهی با سیم مغزی سیلیکا کلسیم دارد که اصلاح ناخالصیها است.
سیلیسیم موجود در سیم مغزی سیلیکا کلسیم دارای ظرفیت اکسیدزدایی نسبتاً بالایی است. این ماده میتواند با اکسیژن موجود در فولاد مذاب واکنش داده و دیاکسید سیلیسیم (SiO₂) را تشکیل دهد که سپس از فولاد حذف میشود. با این حال، توانایی اکسیدزدایی آن به اندازه برخی از عناصر دیگر قوی نیست. کلسیم موجود در سیم میتواند اثر اکسیدزدایی را با واکنش با اکسیژن و گوگرد بیشتر کند، اما به طور کلی، راندمان اکسیدزدایی آن در مقایسه با سیم مغزی آلومینیوم کلسیم متوسط است.
آلومینیوم یک اکسیدزدای قویتر از سیلیسیم است. هنگامی که سیم مغزی آلومینیوم کلسیم به فولاد مذاب اضافه میشود، آلومینیوم به سرعت با اکسیژن واکنش داده و اکسید آلومینیوم (Al₂O₃) را تشکیل میدهد. این واکنش بسیار گرمازا است که به حفظ دمای فولاد مذاب کمک میکند. راندمان بالای اکسیدزدایی آلومینیوم، سیم مغزی آلومینیوم کلسیم را به یک انتخاب ارجح تبدیل میکند، زمانی که به اکسیدزدایی در سطح بالا نیاز است.
کلسیم موجود در سیم مغزی سیلیکا کلسیم میتواند با گوگرد و اکسیژن موجود در فولاد واکنش داده و ناخالصیهای کروی حاوی کلسیم را تشکیل دهد. این ناخالصیهای کروی در مقایسه با ناخالصیهای زاویهدار، برای خواص مکانیکی فولاد مضر کمتری دارند. سیلیسیم موجود در سیم نیز میتواند بر تشکیل و خواص ناخالصیها تأثیر بگذارد و تشکیل یک مورفولوژی مطلوبتر از ناخالصیها را ترویج کند. با این حال، اثر اصلاح ممکن است در برخی از فولادهای با گوگرد یا اکسیژن بالا محدود باشد.
سیم مغزی آلومینیوم کلسیم در اصلاح ناخالصیها بسیار موثر است. کلسیم میتواند ناخالصیهای آلومینا (تشکیل شده در طول فرآیند اکسیدزدایی توسط آلومینیوم) را به آلومیناتهای کلسیم با نقطه ذوب پایین تبدیل کند. این امر تمایل ناخالصیهای آلومینا به مسدود کردن نازلهای تاندیش در طول ریختهگری پیوسته را کاهش میدهد. ترکیب آلومینیوم و کلسیم همچنین میتواند انواع دیگر ناخالصیها را اصلاح کند و تمیزی و کیفیت کلی فولاد را بهبود بخشد.
- تولید فولاد عمومی: این ماده به طور گسترده در تولید فولاد کربنی و برخی از فولادهای کم آلیاژ استفاده میشود. در این فولادها، اثرات متوسط اکسیدزدایی و اصلاح ناخالصیهای سیم مغزی سیلیکا کلسیم میتواند الزامات کیفی را برآورده کند و در عین حال هزینه را نسبتاً کم نگه دارد.
- فولادهای با محتوای متوسط گوگرد و اکسیژن: برای فولادهایی با سطوح متوسط گوگرد و اکسیژن، سیم مغزی سیلیکا کلسیم میتواند به طور موثری اثرات مضر این ناخالصیها را کاهش داده و خواص مکانیکی فولاد را بهبود بخشد.
- تولید فولاد با کیفیت بالا: این ماده معمولاً در تولید فولادهای با کیفیت بالا مانند فولاد ضد زنگ، فولاد الکتریکی و فولاد ساختاری آلیاژی استفاده میشود. تواناییهای بالای اکسیدزدایی و اصلاح ناخالصیهای سیم مغزی آلومینیوم کلسیم میتواند از تمیزی بالا و خواص مکانیکی عالی این فولادها اطمینان حاصل کند.
- فرآیند ریختهگری پیوسته: در ریختهگری پیوسته فولاد، سیم مغزی آلومینیوم کلسیم اغلب برای جلوگیری از گرفتگی نازلها ناشی از ناخالصیهای آلومینا استفاده میشود. با اصلاح ناخالصیها به ترکیبات با نقطه ذوب پایین، پایداری فرآیند ریختهگری و کیفیت سطح محصولات ریختهگری را بهبود میبخشد.
مواد اولیه برای سیم مغزی سیلیکا کلسیم، مانند ترکیبات سیلیسیم و کلسیم، نسبتاً فراوان و ارزانتر از آلومینیوم هستند. در نتیجه، سیم مغزی سیلیکا کلسیم به طور کلی هزینه کمتری دارد و این امر آن را به یک گزینه جذاب برای تولیدکنندگان فولاد تبدیل میکند که به دنبال کاهش هزینههای تولید بدون قربانی کردن کیفیت هستند.
هزینه سیم مغزی آلومینیوم کلسیم به دلیل قیمت بالاتر آلومینیوم نسبتاً بیشتر است. با این حال، در کاربردهایی که فولاد با کیفیت بالا مورد نیاز است، مزایای استفاده از سیم مغزی آلومینیوم کلسیم، مانند بهبود خواص مکانیکی و عملکرد بهتر ریختهگری، اغلب از هزینه اضافی بیشتر است.
هر دو سیم مغزی سیلیکا کلسیم و سیم مغزی آلومینیوم کلسیم مزایای خاص خود را دارند و برای سناریوهای مختلف فولادسازی مناسب هستند. سیم مغزی سیلیکا کلسیم یک گزینه مقرون به صرفه برای تولید فولاد عمومی و فولادهایی با سطوح متوسط ناخالصی است که اثرات متوسط اکسیدزدایی و اصلاح ناخالصیها را ارائه میدهد. از سوی دیگر، سیم مغزی آلومینیوم کلسیم انتخاب بهتری برای تولید فولاد با کیفیت بالا و فرآیند ریختهگری پیوسته است که اکسیدزدایی با راندمان بالا و اصلاح عالی ناخالصیها را فراهم میکند. تولیدکنندگان فولاد باید هنگام انتخاب بین این دو نوع سیم مغزی، الزامات خاص محصولات فولادی خود، از جمله کیفیت، هزینه و فرآیند تولید را به دقت در نظر بگیرند.