ক্যালসিয়াম সিলিকন মিশ্রণসিলিকন (Si) এবং ক্যালসিয়াম (Ca) দ্বারা গঠিত যৌগিক সংকর, সাধারণত 28%-35% Ca, 55%-65% Si থাকে, বাকিগুলি লোহা এবং অল্প পরিমাণে অমেধ্য থাকে।
দুটি উপাদানের এই সংমিশ্রণটি কোনওভাবেই আকস্মিক নয়, বরং ধাতুবিদদের দ্বারা একটি সাবধানে ডিজাইন করা "সোনার জুড়ি":
| উপাদান | একা ব্যবহারের অসুবিধা | সমন্বয়ের সুবিধা |
| ক্যালসিয়াম (Ca) | নিম্ন স্ফুটনাঙ্ক (1482 ডিগ্রী), গলিত ইস্পাত তাপমাত্রায় হিংস্র বাষ্পীভবন, অত্যন্ত কম ফলন, নিয়ন্ত্রণ করা কঠিন। | সিলিকন, একটি "বাহক উপাদান" হিসাবে কাজ করে, ক্যালসিয়ামের বাষ্পের চাপ কমায়, এটি গলিত ইস্পাতে স্থিরভাবে দ্রবীভূত হতে দেয়। |
| সিলিকন (Si) | মাঝারি ডিঅক্সিডেশন ক্ষমতা; একা ব্যবহার করার সময় গভীর ডিঅক্সিডেশন অর্জন করতে পারে না। | ক্যালসিয়ামের সাথে সমন্বয়মূলকভাবে কাজ করে, এটি প্রথমে প্রাথমিক ডিঅক্সিডেশনের সময় ক্যালসিয়ামের জন্য অনুকূল পরিস্থিতি তৈরি করে, ডিঅক্সিডেশন দক্ষতা 30%-40% বৃদ্ধি করে। |
মূল গ্রহণ:সিলিকনের উপস্থিতি ক্যালসিয়ামকে তাত্ক্ষণিকভাবে বাষ্পীভূত এবং পালানোর পরিবর্তে গলিত ইস্পাতে "নিঃশব্দে" দ্রবীভূত করতে দেয়। এটি একটি দ্বৈত ভূমিকা পালন করার জন্য CaSi alloys জন্য প্রযুক্তিগত ভিত্তি.
ডিঅক্সিডেশন এবং ডিসালফারাইজেশনের ক্রম বিবেচনা করুন কেন?
ল্যাডেল পরিশোধন প্রক্রিয়ায়, সিলিকন ক্যালসিয়াম খাদ (SiCa) একটি "সর্বজনীন পরিশোধন এজেন্ট" হিসাবে সমাদৃত হয়। এটি একই সাথে ডিঅক্সিডেশন, ডিসালফারাইজেশন এবং অন্তর্ভুক্তি পরিবর্তন করতে পারে, এটিকে উচ্চ-বিশুদ্ধতা ইস্পাত উৎপাদনের জন্য একটি অপরিহার্য সহায়ক উপাদান করে তোলে। প্রতি টন ইস্পাত মাত্র 0.2%-0.5% যোগ করা গভীর পরিশোধনের জন্য যথেষ্ট, এটি মধ্য-থেকে-উচ্চ-প্রান্তের ইস্পাত উৎপাদনে একটি মূল সহায়ক উপাদানে পরিণত হয়।
যাইহোক, একটি মৌলিক প্রশ্ন -সাইট ইঞ্জিনিয়ার এবং প্রসেস ডিজাইনারদের ক্রমাগত সমস্যায় ফেলেছে: যখন ক্যালসিয়াম সিলিকন অ্যালয় গলিত ইস্পাতে যোগ করা হয়, তখন কি ডিঅক্সিডেশন এবং ডিসালফারাইজেশন একই সাথে ঘটে, নাকি ক্রমানুসারে? পরেরটি হলে কোনটি প্রথমে ঘটে?
এই প্রশ্নের উত্তর সরাসরি নির্ধারণ করে:
যোগ করার সময়:এটি পরিশোধনের প্রাথমিক বা শেষ পর্যায়ে যোগ করা উচিত?
যোগ করার পদ্ধতি:এটা কি একবারে বা ব্যাচে যোগ করা উচিত?
খরচ-কার্যকারিতা:কিভাবে সর্বোচ্চ ক্যালসিয়াম ব্যবহার করা যায়?
কার প্রতিক্রিয়া বেশি "জরুরি"?
1. গলিত ইস্পাতে, ক্যালসিয়াম একই সাথে নিম্নলিখিত মূল প্রতিক্রিয়াগুলিতে অংশগ্রহণ করে:
ডিঅক্সিডেশন প্রতিক্রিয়া
| প্রতিক্রিয়ার ধরন | রাসায়নিক বিক্রিয়া সমীকরণ | ব্যাখ্যা |
| সিলিকনের মৌলিক ডিঅক্সিডেশন |
Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe |
এই প্রক্রিয়াটি 1500-1600 ডিগ্রিতে গলিত ইস্পাতে স্বতঃস্ফূর্তভাবে ঘটে। SiO₂ এর ঘনত্ব কম এবং সহজে স্ল্যাগ তৈরি করে। |
| ক্যালসিয়ামের বর্ধিত ডিঅক্সিডেশন |
2Ca + O₂ → 2CaO |
সিলিকন এবং অ্যালুমিনিয়ামের তুলনায় ক্যালসিয়ামের অক্সিজেনের জন্য একটি শক্তিশালী সম্পর্ক রয়েছে এবং এটি গলিত ইস্পাত থেকে অবশিষ্ট অক্সিজেন অপসারণ করতে পারে। |
| অন্তর্ভুক্তি বিকৃতকরণ |
Ca + Al₂O₃ → CaO·Al₂O₃ |
এটি ভঙ্গুর Al₂O₃কে কম-গলানোর-বিন্দু তরল ক্যালসিয়াম অ্যালুমিনেটে রূপান্তরিত করে। |
ডিসালফারাইজেশন প্রতিক্রিয়া
| প্রতিক্রিয়ার ধরন | রাসায়নিক বিক্রিয়া সমীকরণ | ব্যাখ্যা |
| ক্যালসিয়াম-প্রধান ডিসালফারাইজেশন |
Ca + FeS → CaS + Fe |
CaS এর গলনাঙ্ক 2450 ডিগ্রি এবং এটি গলিত ইস্পাতে প্রায় অদ্রবণীয়, কঠিন কণা হিসাবে ভাসমান। |
| সিলিকন-সহায়ক ডিসালফারাইজেশন |
Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe |
এটি গলিত ইস্পাতের অক্সিজেনের পরিমাণ হ্রাস করে, ডিসালফারাইজেশনের জন্য একটি হ্রাসকারী পরিবেশ তৈরি করে এবং CaSO₄ গঠনে বাধা দেয়। |
2. ধাতব তাপগতিবিদ্যায়, একটি প্রতিক্রিয়ার গিবস মুক্ত শক্তির পরিবর্তন (ΔG) যত বেশি নেতিবাচক হবে, প্রতিক্রিয়াটির স্বতঃস্ফূর্ত প্রবণতা তত শক্তিশালী হবে এবং এটি তত বেশি "জরুরি" হবে।
ক্যালসিয়ামের প্রতিক্রিয়া সম্বন্ধীয় ক্রম:
অক্সিজেনের সাথে ক্যালসিয়ামের প্রতিক্রিয়া: ΔG খুব নেতিবাচক; ইস্পাত তৈরির তাপমাত্রায় (1600 ডিগ্রি), ক্যালসিয়ামের অক্সিজেনের জন্য অত্যন্ত শক্তিশালী সম্পর্ক রয়েছে।
সালফারের সাথে ক্যালসিয়ামের বিক্রিয়া: ΔGও নেতিবাচক, কিন্তু ক্যালসিয়াম-অক্সিজেন বিক্রিয়ার তুলনায় কম নেতিবাচক।
উপসংহার:বিশুদ্ধভাবে তাপগতিগত দৃষ্টিকোণ থেকে, ক্যালসিয়াম অগ্রাধিকারমূলকভাবে অক্সিজেনের সাথে এবং তারপর সালফারের সাথে বিক্রিয়া করে।
3. ক্রিটিক্যাল থ্রেশহোল্ড: অক্সিজেনের "অগ্রাধিকার উত্তরণ"
অধ্যয়নগুলি দেখায় যে ডিসালফারাইজেশন শুধুমাত্র একটি বড় স্কেলে ঘটে যখন গলিত ইস্পাতে অক্সিজেনের পরিমাণ একটি নির্দিষ্ট স্তরে হ্রাস পায়:
যখন প্রারম্ভিক অক্সিজেনের পরিমাণ 50ppm এর চেয়ে কম বা সমান হয়, তখন অক্সিজেনের পরিমাণ 80-100ppm হলে ডিসালফারাইজেশন হার 25% বেশি হয়। এই প্রক্রিয়ায় সিলিকনের ডিঅক্সিডেশন ভূমিকা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, ক্যালসিয়াম-সালফার প্রতিক্রিয়ার জন্য প্রয়োজনীয় হ্রাসকারী পরিবেশ তৈরি করে।
ডিঅক্সিডেশন এবং ডিসালফারাইজেশন প্রভাবের তুলনা
1 ডিঅক্সিডেশন প্রভাবের পরিমাণগত ডেটা
শিল্প অনুশীলনের পরিসংখ্যান অনুসারে, সিলিকনক্যালসিয়াম অ্যালোয়ের ডিঅক্সিডেশন প্রভাব ইস্পাত গ্রেড এবং যোগ করা পরিমাণের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত:
| ইস্পাত গ্রেড | CaSi যোগ পরিমাণ | প্রাথমিক অক্সিজেন সামগ্রী (পিপিএম) | পরিশোধন করার পরে অক্সিজেন সামগ্রী (পিপিএম) | ডিঅক্সিডেশন দক্ষতা |
| প্লেইন কার্বন ইস্পাত (Q235) |
0.2%-0.3% |
80-100 |
40-50 |
45%-60% |
| নিম্ন খাদ উচ্চ-শক্তি ইস্পাত (Q355) |
0.3%-0.4% |
90-110 |
35-45 |
55%-68% |
| স্টেইনলেস স্টীল (304) |
0.4%-0.5% |
100-120 |
25-35 |
65%-79% |
| খাদ কাঠামোগত ইস্পাত (40Cr) |
0.3%-0.4% |
85-105 |
30-40 |
58%-71% |
2 ডিসালফারাইজেশন প্রভাবের পরিমাণগত ডেটা
একযোগে সঞ্চালিত ডিসালফারাইজেশন প্রতিক্রিয়াগুলির প্রভাবগুলি নিম্নরূপ:
| ইস্পাত গ্রেড | CaSi যোগ পরিমাণ | প্রাথমিক সালফার উপাদান (%) | পরিশোধনের পর সালফারের পরিমাণ (%) | ডিসালফারাইজেশন দক্ষতা | মূল মান |
| প্লেইন কার্বন ইস্পাত (Q235) |
0.2%-0.3% |
0.03-0.05 |
0.015-0.025 |
30%-50% |
গরম ভঙ্গুরতা এড়িয়ে চলুন |
| নিম্ন খাদ উচ্চ শক্তি ইস্পাত (Q355) |
0.3%-0.4% |
0.02-0.04 |
0.008-0.015 |
55%-70% |
ওয়েল্ডেবিলিটি উন্নত করুন |
| স্টেইনলেস স্টীল (304) |
0.4%-0.5% |
0.015-0.03 |
0.003-0.008 |
70%-85% |
জারা প্রতিরোধের উন্নত |
| পরিধান-প্রতিরোধী ইস্পাত (NM450) |
0.3%-0.4% |
0.02-0.04 |
0.006-0.012 |
65%-80% |
পরিধান প্রতিরোধের উন্নতি |
3 গভীর ডিসালফারাইজেশন ক্ষমতা
উচ্চ-শেষের ইস্পাত গ্রেডের জন্য, সিলিকনক্যালসিয়াম খাদগুলি গভীরতর ডিসালফারাইজেশন অর্জন করতে পারে:
| প্রক্রিয়া দৃশ্যকল্প | CaSi যোগ পরিমাণ | পরিমার্জন শর্ত | ডিসালফারাইজেশনের পরে সালফার সামগ্রী | ডিসালফারাইজেশন দক্ষতা |
| রুটিন সংযোজন |
0.1%-0.3% |
- |
<0.01% |
80%-90% |
| উচ্চ-শেষ ইস্পাত পরিশোধন |
0.3%-0.5% |
LF চুল্লি পরিশোধন |
<0.005% |
93% এর চেয়ে বড় বা সমান |
| ক্রমাগত ঢালাই প্রতিরক্ষামূলক ঢালাই |
0.05%-0.1% |
খাওয়ানোর গতি ৩-৫ মি/সেকেন্ড |
<0.003% |
আল্ট্রা-নিম্ন সালফার ইস্পাত মান |
মূল অন্তর্দৃষ্টি:দুটি টেবিলের তুলনা করলে দেখা যায় যে, একই ডোজ এ, ডিঅক্সিডেশন প্রতিক্রিয়া আগে এবং দ্রুত ঘটে, এবং ডিঅক্সিডেশন কার্যকারিতা সাধারণত ডিসালফারাইজেশন প্রতিক্রিয়া শুরু হওয়ার আগে একটি উল্লেখযোগ্য স্তরে পৌঁছে যায়। এটি ডিঅক্সিডেশনের থার্মোডাইনামিক ক্রমকে ডিসালফারাইজেশনের চেয়ে অগ্রাধিকার দেওয়ার বিষয়টি নিশ্চিত করে।
উত্তরটি প্রকাশিত হয়: কোনটি প্রথমে ঘটে, ডিঅক্সিজেনেশন বা ডিসালফারাইজেশন?
প্রতিক্রিয়া ক্রম থেকে, ডিঅক্সিজেনেশন ডিসালফারাইজেশনের আগে ঘটে।
| তুলনা মাত্রা | ডিঅক্সিজেনেশন প্রতিক্রিয়া | ডিসালফারাইজেশন প্রতিক্রিয়া |
| থার্মোডাইনামিক প্রবণতা | ক্যালসিয়ামের অক্সিজেনের সাথে একটি শক্তিশালী সম্পর্ক রয়েছে, যার ফলে আরও নেতিবাচক ΔG হয় | গৌণ সম্বন্ধ |
| সময়ের ক্রম | এটি পুরো প্রক্রিয়া জুড়ে ঘটে, তবে প্রাথমিক পর্যায়ে প্রভাবশালী | মধ্যম পর্যায়ে সক্রিয়, অক্সিজেন স্তর হ্রাস প্রয়োজন |
| অক্সিজেন সামগ্রী নির্ভরতা | এটি এখনও হাইপারক্সিয়া অবস্থার অধীনে ঘটতে পারে | দক্ষ অপারেশনের জন্য 50ppm এর কম বা সমান অক্সিজেন সামগ্রী প্রয়োজন |
| সিলিকনের ভূমিকা | মূল ডিঅক্সিজেনেশন উপাদান | সহায়ক (একটি হ্রাসকারী পরিবেশ তৈরি করা) |
গলিত ইস্পাতে ক্যালসিয়ামের আচরণকে একটি "অগ্রাধিকার চিকিত্সা" প্রক্রিয়া হিসাবে কল্পনা করা যেতে পারে:
প্রথম অগ্রাধিকার:ডিঅক্সিডেশন-গলিত ইস্পাতে প্রবেশ করার পর, ক্যালসিয়াম প্রথমে অক্সিজেন পরমাণুর সাথে একত্রিত হওয়ার জন্য "খুঁজে" নেয়, যখন সিলিকন প্রাথমিকভাবে ডিঅক্সিডাইজ করে, ক্যালসিয়ামের জন্য পরিস্থিতি তৈরি করে।
দ্বিতীয় অগ্রাধিকার:ডিসালফারাইজেশন-যখন অক্সিজেন কম মাত্রায় (50ppm এর কম বা সমান), ক্যালসিয়াম প্রচুর পরিমাণে সালফারের সাথে একত্রিত হতে শুরু করে।
তৃতীয় অগ্রাধিকার:পরিমার্জন-অবশেষে, অবশিষ্ট ক্যালসিয়াম ব্যবহার করা হয় অবশিষ্ট Al₂O₃ অন্তর্ভুক্তিগুলিকে সংশোধন করতে, কম-গলানোর-বিন্দু ক্যালসিয়াম অ্যালুমিনেট গঠন করে, অন্তর্ভুক্তি রূপবিদ্যাকে অপ্টিমাইজ করে৷
প্রক্রিয়া প্রভাব
এই বৈজ্ঞানিক নীতিটি সাইটের প্রকৌশলীদের- পরামর্শ দেয়:
একটি একক সংযোজন-ক্যালসিয়ামের অগ্রাধিকার নির্দেশ করে যে এটি অবশ্যই ধাপে ধাপে করা উচিত।
দক্ষ ডিসালফারাইজেশনের জন্য অক্সিজেন নিয়ন্ত্রণ একটি পূর্বশর্ত{0}}যদি প্রাথমিক পর্যায়ে ডিঅক্সিডেশন অসম্পূর্ণ থাকে, পরবর্তী পর্যায়ে ডিসালফারাইজেশনের কার্যকারিতা অনিবার্যভাবে প্রভাবিত হবে।
পরিশোধনের পরবর্তী পর্যায়ে ক্যালসিয়াম চিকিত্সা সমানভাবে গুরুত্বপূর্ণ-এমনকি ডিঅক্সিডেশন এবং ডিসালফারাইজেশন সম্পূর্ণ হওয়ার পরেও, ঢালাই কর্মক্ষমতা উন্নত করার জন্য উপযুক্ত পরিমাণে ক্যালসিয়াম অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
FAQ
প্রশ্ন 1: পরিশোধনের পরবর্তী পর্যায়ে কেন ক্যালসিয়াম চিকিত্সা করা হয়?
উত্তর: কারণ ক্যালসিয়াম অগ্রাধিকারমূলকভাবে অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া করে। অক্সিজেনের পরিমাণ নিম্ন স্তরে হ্রাস পাওয়ার পরেই ক্যালসিয়াম দক্ষতার সাথে ডিসালফারাইজেশন এবং অন্তর্ভুক্তি পরিবর্তন করতে পারে।
প্রশ্ন 2: কিভাবে ক্যালসিয়াম ফলন উন্নত করা যায়?
উত্তর: কোরড ওয়্যার ফিডিং পদ্ধতি ব্যবহার করুন (সরাসরি খাওয়ানোর পদ্ধতির চেয়ে 15%-20% বেশি কার্যকর), 1500-1600 ডিগ্রিতে স্টিলের তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করুন এবং স্টিলের 1/3 টেপ হয়ে গেলে ক্যালসিয়াম যোগ করা শুরু করুন।
প্রশ্ন৩: অতিরিক্ত সিলিকন-ক্যালসিয়াম খাদ যোগ করার পরিণতি কী?
A: Excessive addition (>0.6%) ইস্পাতে অত্যধিক উচ্চ ক্যালসিয়াম সামগ্রীর দিকে পরিচালিত করবে, CaO অন্তর্ভুক্তি গঠন করবে এবং 10%-15% দ্বারা প্রভাবের দৃঢ়তা হ্রাস করবে।
Q4: সিলিকন-ক্যালসিয়াম খাদে সিলিকন কী ভূমিকা পালন করে?
উত্তর: সিলিকন একটি বাহক উপাদান হিসাবে কাজ করে, ক্যালসিয়ামের উচ্চ বাষ্পের চাপ হ্রাস করে, এটি গলিত ইস্পাতে স্থিরভাবে দ্রবীভূত হতে দেয়; একই সাথে, সিলিকন প্রাথমিক ডিঅক্সিডেশন সঞ্চালন করে, ক্যালসিয়াম ডিসালফারাইজেশনের জন্য শর্ত তৈরি করে।
