硅钙,不叫硅化钙,含钙22~35%,硅60~65%。YB 525-65规定含钙量分别不小于31%、28%和24%。主要用作铸铁的孕育剂。硅钙合金的还原能力很强,也用作优质钢的脱氧剂。由于钙在炼钢温度下活性很大,效果不易稳定,宜加入某种减缓剂。
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碱土金属Be、Mg、Ca、Sr和Ba是位于门捷列夫元素周期表小第Ⅱ族元素。原子中电子配置的特点是Be(2s2)、Mg(3s2) 、Ca(4s2)、Sr(5s2)和Ba(5s2),这就决定了这些元素与氧有很大的亲和力和在铁中很低的溶解度。碱土金属的溶解度(at%)与温度的关系如下:
1600℃下的液态铁溶解(at%)2.2Mg、0.078Ca、0.018Sr和0.00012Ba。由于碱土金属在纯态时有很高的蒸气压,因而它若以纯态形式用于炼钢和铸造是困难的,同时纯态的碱土金属很昂贵也很短缺。随着冶金工业需求的增加,导致需要以合金形式生产。虽然碱土金属实际上不与铁相互作用,但是它们可以与硅生成热力学稳定的硅化物。因而可以通过冶炼含硅的碱土金属铁合金来解决。
碱土金属的某些热力学性质如右图1所示。
大量生产的是
硅钙合金,含有其它碱土金属的含硅铁合金生产量较小。
金属钙及其与硅和其他元素的合金(复合铁合金)广泛用作炼钢的脱氧剂。用钙使铁液脱氧按下式反应:,。
1600℃时,当 时, 。钙的相互作用系数(1600℃): 。
除了镁和稀土金属以外,钙也可以降低阻碍球化石墨生成的氧含量和硫含量,促进铸件中石墨的球化。钙广泛地用作炼钢和合金的变性剂。用纯钙或它的合金处理金属熔体可以改善金属的物理化学性质,有利于改善成品钢材和铸件中氧化物和硫化物夹杂的形态。
钙存在两种变体:低温下稳定的面心立方晶格 ,在737K转变为六方晶格的 。如同其它碱土金属一样,钙有很高的蒸气压。蒸气压 与温度关系的表达式为 ,计算结果如下:
可以利用钙易气化的性质来生产纯钙。由氧化钙和铝组成的炉料在1-2Pa真空下加热到1200℃,在耐热罐中进行还原反应, 将钙蒸气从反应区抽出,在罐的冷凝区凝聚。
用碳还原氧化钙(石灰)和硅石的方法来生产硅钙。含钙低的硅钙合金采用硅热法。