Сплав СКТи10

Сплав СКТи10 — комплексный раскислитель и лигатура для выплавки стали, содержащий кремний, кальций, титан и алюминий. Цифра 10 в марке указывает на нормативное содержание кальция (10 %). Ближайший аналог по составу и назначению — сплав СКТи5, отличающийся вдвое меньшим содержанием кальция.

Химический состав сплава СКТи10

Основные компоненты (массовая доля):

Компонент	Содержание, %
Кремний (Si)	35
Кальций (Ca)	10
Титан (Ti)	8–15
Алюминий (Al)	1–7

Допустимое содержание примесей:

Примесь	Предел, %
Фосфор (P)	не более 0,1
Сера (S)	не более 0,05
Углерод (C)	менее 0,8

Функция каждого элемента при раскислении стали

СКТи10 — не механическая смесь, а сплав с синергетическим действием компонентов. Каждый элемент выполняет свою роль в процессе удаления кислорода, азота и серы из расплава.

Кремний

Кремний — основной носитель раскислительной способности сплава. При растворении в расплаве он связывает кислород, образуя диоксид кремния SiO₂. Частицы SiO₂ легко образуют зародыши и коагулируют с другими оксидными включениями, что ускоряет их всплывание в шлак. Вводить чистый кремний в сталь затруднительно из-за плотной оксидной плёнки на поверхности — в составе сплава эта проблема устранена: кремний растворяется в расплаве вместе с остальными компонентами без дополнительных препятствий.

Кальций

Кальций — один из наиболее сильных раскислителей и десульфураторов в чёрной металлургии. Его термодинамическое сродство к кислороду превышает сродство алюминия. По той же причине кальций активно взаимодействует с серой, образуя сульфид CaS, который переходит в шлак. Снижение содержания серы улучшает пластичность и ударную вязкость стали, устраняет красноломкость.

Чистый кальций в практике раскисления не применяется: его температура кипения составляет около 1484 °C, тогда как расплав стали нагрет до 1500–1650 °C. При таких условиях кальций немедленно испаряется, не успевая раствориться и прореагировать с кислородом. В составе Si–Ca-лигатуры он находится в связанном состоянии — это снижает его угар и обеспечивает управляемое введение в расплав.

Титан

Титан обладает высоким сродством к кислороду, азоту и углероду. В расплаве стали он одновременно выполняет две задачи: связывает остаточный кислород (образуя TiO₂ и смешанные оксиды) и фиксирует растворённый азот в виде нитрида TiN. Частицы TiN, выделяющиеся при кристаллизации, служат готовыми центрами зарождения кристаллов, что измельчает зерно и повышает пластичность готовой стали.

Присутствие кремния и алюминия в сплаве защищает титан от преждевременного угара: более активные раскислители расходуются первыми, и к моменту растворения основной массы титана концентрация кислорода в расплаве уже снижена. Это повышает коэффициент усвоения титана по сравнению с вводом ферротитана в нераскисленный металл.

Алюминий

Алюминий — сильный раскислитель, образующий Al₂O₃. Его роль в составе СКТи10 — формирование первичных зародышей оксидных частиц, на которых коалесцируют продукты раскисления кремнием и кальцием. Это принципиально: твёрдые мелкодисперсные частицы Al₂O₃ размером менее 10 мкм самостоятельно не всплывают из расплава — они удаляются только в составе укрупнённых агломератов, сформированных при совместном действии всех компонентов. Относительно небольшое содержание алюминия (1–7 %) в СКТи10 не допускает образования избыточного глинозёма, который ухудшает разливаемость стали и засоряет погружные стаканы при непрерывной разливке.

Механизм осаждающего раскисления

Осаждающее раскисление — способ, при котором в расплав вводят раскислители, связывающие кислород в оксидные соединения. Образовавшиеся включения нерастворимы в жидком металле и имеют меньшую плотность, поэтому всплывают на поверхность расплава и поглощаются шлаком. Присадку вводят в ковш на выпуске плавки из печи или непосредственно в ковш при внепечной обработке.

Комплексный раскислитель Si–Ca–Ti–Al имеет ключевое преимущество перед однокомпонентными присадками. Продукты реакции образуют многокомпонентные оксидные системы — алюмосиликаты, кальций-алюмосиликаты — температура плавления которых ниже, чем у чистых оксидов Al₂O₃ (2050 °C) или TiO₂ (1843 °C). Жидкие или легкоплавкие включения быстрее коагулируют и всплывают в шлак, обеспечивая более глубокую очистку расплава от неметаллических включений.

Результат раскисления СКТи10 — спокойная сталь с пониженным содержанием кислорода, азота и серы, равномерной структурой слитка, сниженной пористостью и улучшенными механическими характеристиками: прочностью, пластичностью, ударной вязкостью.

Применение для модифицирования чугуна

Помимо раскисления стали, сплав СКТи10 применяется для инокулирующего модифицирования чугуна. Механизм аналогичен инокуляции силикокальцием: оксиды и сульфиды кальция и титана, образующиеся в расплаве чугуна в момент растворения присадки, становятся готовыми центрами кристаллизации графита. Это измельчает и равномернее распределяет графитную составляющую, повышая прочность и обрабатываемость отливки.

Добавка титана усиливает инокулирующий эффект по сравнению с чистым силикокальцием, особенно при обработке серого чугуна с пластинчатым графитом: нитриды и оксиды титана, образующиеся при кристаллизации, дополнительно увеличивают число центров зарождения и препятствуют образованию переохлаждённого (ледебуритного) слоя в тонкостенных отливках.

Форма поставки

Сплав поставляется в дроблёном кусковом виде фракцией от 0 до 80 мм. Массовая доля надрешёточных фракций — не более 10 %. Упаковка — стальные барабаны, исключающие контакт материала с влагой при транспортировке и хранении.

Кальций в составе сплава реагирует с влагой, поэтому хранить сплав под открытым небом или в условиях высокой влажности без упаковки не следует. Признак увлажнения — белый налёт на поверхности кусков (гидроксид кальция Ca(OH)₂). Такой материал даёт пониженный коэффициент усвоения кальция при введении в расплав.

Расход присадки рассчитывается технологом исходя из исходного содержания кислорода и серы в расплаве, целевой марки и класса качества стали, а также ожидаемого коэффициента усвоения каждого компонента.

Отличие СКТи10 от марки СКТи5

Семейство сплавов СКТи охватывает марки с различным содержанием кальция. В марке СКТи5 кальция вдвое меньше (5 %) — она применяется там, где требования к десульфурации ниже или где в расплав дополнительно вводится другой десульфуратор. СКТи10 с 10 % Ca предпочтительна при выплавке сталей с нормируемым содержанием серы и повышенными требованиями к чистоте по неметаллическим включениям.

Смотрите также: Силикокальций СК30Р — раскислитель на основе Si–Ca с повышенным содержанием кальция для комплексной обработки стали и чугуна; электролитический кальций в гранулах — для точечного легирования и десульфурации высококачественных сплавов.