أكسيد الكالسيوم مادة ضرورية لصناعة الصلب

في صهر الحديد والصلب، يعمل أكسيد الكالسيوم بشكل أساسي كمشكل للخبث. وتتمثل مهمتها الأساسية في إزالة الشوائب من خام الحديد وتحسين نقاء وجودة الفولاذ.

1. إزالة الشوائب (تتكون بشكل أساسي من SiO₂)

وإلى جانب الحديد، يحتوي خام الحديد على كمية كبيرة من الشوائب غير المعدنية مثل ثاني أكسيد السيليكون، والتي تسمى 'الشوائب'.

عند درجات الحرارة المرتفعة، يتفاعل أكسيد الكالسيوم مع ثاني أكسيد السيليكون في الشوائب لتكوين سيليكات الكالسيوم (CaSiO₃)، التي لها نقطة انصهار منخفضة نسبيًا.

تتمتع سيليكات الكالسيوم بكثافة أقل بكثير من الحديد المنصهر، لذلك تطفو على سطح الحديد المنصهر لتشكل 'الخبث'. وأخيرًا يتم فصل الخبث، وبذلك يتحقق فصل الحديد عن الشوائب.

معادلة التفاعل الكيميائي هي: CaO + SiO₂ → CaSiO₃ (تحت ظروف درجات الحرارة المرتفعة).

2. ضبط أساسيات الخبث لتحسين بيئة الصهر

تعتبر 'أساسية' الخبث (نسبة الأكاسيد الأساسية إلى الأكاسيد الحمضية) عاملاً أساسيًا في صهر الحديد والصلب، مما يؤثر بشكل مباشر على كفاءة الصهر وجودة الفولاذ.

أكسيد الكالسيوم هو أكسيد أساسي قوي. عند إضافته، يمكن أن يزيد من قاعدية الخبث وتحييد المواد الحمضية الزائدة في الفرن.

يمكن للقاعدية المناسبة أن تعزز قدرات إزالة الكبريت وإزالة الفسفور من الخبث. وفي نفس الوقت، فهو يمنع الخبث الحمضي من تآكل بطانة الفرن لفرن صناعة الفولاذ، وبالتالي إطالة عمر خدمة جسم الفرن.

3. المساعدة في إزالة الكبريت وإزالة الفسفور لتحسين جودة الصلب

الكبريت والفوسفور من العناصر الضارة الموجودة في الفولاذ. يمكن أن تسبب عيوبًا مثل 'القصر الساخن' و'القصر البارد' في الفولاذ، لذلك يجب إزالتها أثناء الصهر.

إزالة الكبريت: يمكن أن يتفاعل أكسيد الكالسيوم مع كبريتيد الحديد في الحديد المنصهر لتكوين كبريتيد الكالسيوم (CaS). يذوب كبريتيد الكالسيوم في الخبث ويتم تفريغه، مما يقلل من محتوى الكبريت في الفولاذ.

إزالة الفسفور: في بيئة الخبث القلوية، يمكن أن يتحد أكسيد الكالسيوم مع أكاسيد الفوسفور لتكوين فوسفات الكالسيوم المستقر (Ca₃(PO₄)₂). بالمثل، يتم فصله مع الخبث، لتحقيق إزالة الفسفور من الفولاذ.