Лигатура в слитках CuCa5: медно-кальциевая лигатура для раскисления и модифицирования стали
Лигатура в слитках CuCa5 — это сплав меди с кальцием, содержащий 4–6 % кальция по массе, остальное — медь. Выпускается в виде слитков массой 0,5–3 кг, предназначенных для ввода кальция в расплавленную сталь через медную матрицу. Температура плавления лигатуры — 1050–1100 C, что ниже температуры стали в ковше, обеспечивая быстрое растворение без пироэффекта. Плотность — 7,8–8,0 г/см, что позволяет слитку погружаться в расплав и усваиваться с коэффициентом 25–40 % по кальцию.
Технические характеристики и состав
Кальций в медной матрице находится в связанном состоянии в виде интерметаллида CuCa, что снижает его упругость пара и предотвращает испарение при вводе в металл. Лигатура CuCa5 поставляется по ТУ 48-21-721 или аналогичным нормалям предприятий. Основные параметры:
- Массовая доля кальция — 4,0–6,0 %
- Массовая доля меди — основа
- Примеси (железо, никель, кремний) — суммарно не более 0,5 %
- Температура начала плавления — 1050–1080 C
- Плотность слитка — 7,8–8,0 г/см
- Гарантийный срок хранения — 12 месяцев в сухом помещении
Области применения
Лигатура CuCa5 применяется в металлургии для обработки стали в ковше и промежуточном ковше МНЛЗ. Основные задачи — раскисление, десульфурация и модифицирование неметаллических включений. Кальций переводит тугоплавкие оксиды алюминия в легкоплавкие алюминаты кальция, предотвращая зарастание стаканов дозаторов и разливочных каналов. Типовые сферы:
- Обработка трубных марок стали в ковше-печи (LF) и вакууматоре (VD/VOD)
- Модифицирование включений при непрерывной разливке сортовой и слябовой заготовки
- Производство подшипниковых и коррозионностойких сталей с нормированной чистотой по неметаллическим включениям
- Раскисление низкоуглеродистых и низкокремнистых марок, где ввод SiCa недопустим
- Обработка стали для автолиста и труб нефтегазового сортамента (K52–X70)
Технология ввода
Слитки CuCa5 вводят в ковш с помощью трайб-аппарата или вручную в защитной трубе при температуре металла 1580–1620 C. Расход лигатуры — 1,5–3,0 кг на тонну стали в зависимости от исходного содержания серы и кислорода. Целевое остаточное содержание кальция в стали — 0,002–0,004 %. При вводе через трайб-аппарат скорость подачи составляет 80–150 м/мин, что обеспечивает равномерное распределение кальция по объёму ковша и исключает локальные пересыщения.
| Параметр | Значение | Единица | Метод контроля | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля Ca | 4,0–6,0 | % | Атомно-абсорбционный | По ТУ 48-21-721 |
| Температура плавления | 1050–1100 | C | ДТА | Ниже температуры стали |
| Плотность | 7,8–8,0 | г/см | Гидростатическое взвешивание | Обеспечивает погружение |
| Усвоение Ca | 25–40 | % | Баланс по ковшу | Зависит от глубины ввода |
| Расход лигатуры | 1,5–3,0 | кг/т | Расчётный | При S 0,015 % |
| Масса слитка | 0,5–3,0 | кг | Взвешивание | Под трайб-аппарат |
Преимущества перед альтернативами
В отличие от порошковой проволоки с кальцием, лигатура CuCa5 не требует ввода через порошковую проволоку и может подаваться непосредственно в ковш. Медная матрица обеспечивает равномерное растворение и снижает пироэффект. По сравнению с силикокальцием (SiCa) лигатура CuCa5 не вносит кремний, что критично для низкокремнистых марок стали. Отсутствие алюминия в составе исключает образование вторичных алюминатов. При обработке стали в промежуточном ковше МНЛЗ лигатура CuCa5 позволяет снизить зарастание стаканов дозаторов на 30–50 % по сравнению с обработкой только алюминием.
Условия хранения и транспортировки
Слитки CuCa5 хранят в закрытых сухих складах при относительной влажности не более 70 %. Кальций активно взаимодействует с влагой воздуха, поэтому упаковка — герметичные металлические барабаны или полиэтиленовые мешки в стальных ящиках. Транспортировка — всеми видами транспорта в крытых вагонах или контейнерах. При хранении более 12 месяцев требуется переаттестация по содержанию кальция.
Вопросы и ответы
Какое остаточное содержание кальция обеспечивает лигатура CuCa5?
При расходе 1,5–3,0 кг/т достигается остаточное содержание кальция 0,002–0,004 %, что достаточно для модифицирования включений и десульфурации. Превышение 0,005 % Ca приводит к образованию глобулярных включений и ухудшению разливаемости.
Можно ли вводить лигатуру CuCa5 в промежуточный ковш МНЛЗ?
Да, слитки массой 0,5–1,0 кг вводят в промежуточный ковш через специальные каналы или вручную в защитной трубе. Это позволяет корректировать состав стали непосредственно перед кристаллизатором.
Какой коэффициент усвоения кальция из лигатуры CuCa5?
Коэффициент усвоения составляет 25–40 % в зависимости от глубины ввода, температуры металла и времени выдержки. Ввод на глубину 1,5–2,0 м под уровень металла повышает усвоение до 40 %.
Влияет ли медь из лигатуры на свойства стали?
Медь переходит в сталь в количестве, соответствующем массе лигатуры. При расходе 2 кг/т остаточная медь составляет около 0,15–0,18 %, что допустимо для большинства конструкционных марок. Для сталей с ограничением по меди (например, для глубокой вытяжки) требуется учёт этого прироста.
