钙处理钢的原理

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1、钙处理钢的原理钙处理钢的原理钙处理钢的原理和技术热议 Ca 处理技术是生产管线钢的一项关键技术，其工作原理是将 Si-Ca 粉以喂丝的方式加入到 钢包中，利用 Ca 与硫的较强的结合能力使硫化物变性，即变 MnS 为球形的高熔点的 CaS ，以提高管线钢的抗裂纹性能另外，Ca 加入到钢中，能够将脆性的 Al2O3 夹杂转化为低 熔点的铝酸钙。 根据钢坯中硫化物的形态及分布的不同，钢中的硫化物分为三类。 球状、无规则分布，可以是单纯的硫化物或硫化物同氧化物的复合物。 枝晶状，沿晶界分布。 块状，无规则分布，单相。 在钢坯中，应尽量避免类硫化物的出现。对于各类硫化物的生成条件，科研工作者们的 看法

2、各不相同，他们根据相图，分别用钢中的氧含量、铝含量和硫含量对硫化物的生成条 件进行了定性的划分，详见表 1。 表 1 各类硫化物生成条件 Baker, Charless Kiessling 高田 Banks, Gladman 类 O200ppm Al10ppm S100ppm 类 O100ppm Al30ppm S500ppm 类 O更低 Al380ppm由表 1 可知，为了避免产生类夹杂物，而生成类夹杂物，应尽量降低硫含量，增加氧 的含量。但随着氧含量的提高，会生成脆性夹杂物 Al2O3。 70 年代，钙在炼钢过程中的应用取得了重大的进展，尤其是随着喷粉技术的引入和商业化 地使用，80 年代

3、中后期，喂丝技术的出现为钙在炼钢中的应用提供了良好的技术基础。喂 丝技术是包有铁皮的 Si-Ca 粉通过机器喂入钢液中进行脱氧和对夹杂物的变性。钙对钢中 夹杂物的变性可用 Al-Si-O-S 的热力学平衡解释，反应如下： 3Ca+(Al2O3)Inc=2Al+3(CaO)inc 3(CaO)inc+2Al+3S=3(CaS)inc+(Al2O3)inc 钙对 Al2O3 的变性作用实质是，钙的加入能够使 Al2O3 变质为低熔点钙铝酸盐 C3A、C1 2A7、CA、CA 和 CA4(C=CaO， A=Al2O3)等，其中前三者的熔点比钢液低，凝固时是 球状。Al2O3、CaO 和 SiO2 能

4、够生成低熔点的 CaOAl2O32SiO2，它 是一种易切削相。 研究表明，无论钢中铝含量多少，只要有钙的加入，就会有类硫化物的形成。Barton则发现钙能使硫化物变质为类。Brunet 和 Nashiwa 都发现，钙在变质硫化物时，经常发 现氧化物同硫化物复合在一起的现象。夹杂物的中心是钙铝酸盐，钙、锰、硫在一起形成 硫化物的外壳。 Belov 等研究了 Ca/S 比对核心及外壳的影响，如表 2 所示。当 Ca/S0-0.2 时，钙不参与 脱氧、脱硫、铝脱氧而锰脱硫，钙不能控制夹杂物的形态及组成；当 Ca/S0.2-0.5 时， 钙变性 Al2O3，但不变质 MnS；当 Ca/S0.5-0.7 时，钙变性 Al2O3，同时变质 MnS; C a/S 再大时，钙除继续变性 Al2O3 外，还全部取代锰形成硫化钙。 表 2 Ca/S 对核心及外壳的影响 Ca/S 核心 外壳 00.2 Al2O3 MnS 0.20.5 mCaOnAl2O3 MnS 0.50.7 mCaOnAl2O3 (Ca，Mn)S 12 mCaOnAl2O3 CaS