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1.2 Al-Ca脱氧剂的研究现状
1.3 钙处理对钢中非金属夹杂物变性效果分析
采用钙处理方法向铝镇静钢中喂入SiCa线，对钢中MnS夹杂物和Al2O3夹杂物进行改性具有良好的冶金效果[5]。其原理是通过增加钢中有效钙含量，一方面使铝脱氧产生的大颗粒高熔点的脆性Al2O3夹杂物变性成为含钙量较高的低熔点钙铝酸盐夹杂(如12CaO·7Al2O3)，促进夹杂物上浮，净化钢水，提高钢材质量;另一方面，在钢水凝固过程中提前形成的高熔点CaS质点，可以抑制钢水在此过程中生成MnS的总量和聚集程度，并把MnS部分或全部改性成CaS，即形成细小单一的CaS相或CaS与MnS的复合相，减少硫化物夹杂数量，改变其组成和性质，从而净化钢水。在对某钢厂管线钢VD钙处理前后夹杂物的组成及尺寸、钢中氧化物与硫化物夹杂变性效果及钙的收得率进行了研究，并对钙处理的效果做出评价，为实际生产中的钢水钙处理提供指导。[6]
每1%C可提高Ca的溶解度一倍，因此，钙系脱氧剂主要成分为CaC2，还CaSi及Al、Ba等。使用块状Ca合金时，Ca的溶解过程受到边界层扩散限制，在局部很快达到饱和，因而不能使钢液溶解更多的Ca，大部分将被蒸发掉，而制成<15mm小颗粒状，可以有效解决这个问题。脱氧反应为:
CaC2+[O]=CaO+2[C]源[自-751^`论/文'网·www.751com.cn
反应产物中部分[C]又与钢中[O]反应:
[C]+[O]=[CO]
也会有部分CaC2与钢渣之间反应:
CaC2+3(FeO)=(CaO)+3[Fe]+2[CO]
考虑到Al在钢中细化晶粒及固定N，减少时效作用，终脱氧时也应有适量的Al，一般硅铁中含Al：Ca：1～1.5%，Ca系脱氧剂配Al也3%左右，这样Ca与Al同时作用，能生成熔点只有1455℃的球形12CaO·7Al2O3，具有较小的比表面，上浮速度快，从而钢液中夹杂物的量显著减少，残留在钢中的少量12CaO·Al2O3夹杂物在轧制中也不变形，不会形成Al2O3夹杂物那种尖角链状分布，能提高钢的同向性，有很好的加工性能及机械性能。[7]
对铝镇静钢进行钙处理，向钢水中喂入硅钙线的主要目的是将棱角分明Al2O3夹杂物变性处理成为钙铝酸盐，其变性效果的关键是控制钙铝酸盐的生成类型。当钢中的Al2O3夹杂完全变性为12CaO·7Al2O3时，夹杂物中的w(CaO)/w(Al2O3)为1.71。此外，Faulring 等[8]在分析水口堵塞原因时指出，为减少水口堵塞，改善钢水的流动性，应控制钢中的w(Ca)/w(Al)>0.14，此时钢中钙活度位于12CaO·7Al2O3与3CaO·Al2O3之间。鉴于此类研究，管线钢中为了降低棱角凸出的Al2O3夹杂对冲击韧性的影响，也应控制钢中的w(Ca)/w(Al)>0.14，使棱角分明的Al2O3夹杂全部变性成低熔点的球状钙铝酸盐夹杂。由于钢中的溶解钙不容易测定，一般认为，可以用钢中的总氧和总钙来监控夹杂物变性的程度[8]1823K时，当w(T.Ca)/w(T.O)>0.6时，生成的铝酸钙为CaO·Al2O3和液态的12CaO·7Al2O3;当w(T.Ca)/w(T.O)>0.77时，生成为Ca2Al7。[6]
1.4 钙系复合脱氧剂的应用
脱氧剂的脱氧效果通常使用脱氧前后氧活度的去除率及脱氧后所达到的平衡氧活度来评价。在试验钙系复合脱氧剂时，80t转炉出钢过程加入钙系复合脱氧剂，在LF炉分别测定了部分炉次进、出站钢水的氧活度，实验结果见表1。[9]
表1 使用钙系复合脱氧剂后的钢水氧活度(ppm)
炉号 钢种 LF 进站 LF 出站
6303790 B 1.3 3.8
6303791