第3期 刘建华等：高级别管线钢钙处理效果评价标准 ,315. T[0]作为控制和评判铝镇静钢夹杂物变性效果的 较低， 依据2，认为若铝镇静钢中Ak03完全变性，需控 3.2钢中[%Ca]rot/%As分析 制钢中[%Ca]尔[0]>0.60以保证钢水的可浇 一些企业和研究还常采用钢中[%Ca]r 性，当[%Ca]rT[0]>0.77时，可使夹杂物完全 [%A]和钙含量作为钙处理效果的判断标准，有的 液化， 文献认为钢中[%Ca]rt%A]应控制于0.013~ 管线管夹杂物变性与一般铝镇静钢变性处理存 0.20,有的文献则认为应控制于0.09~0.148] 在区别，不仅需将夹杂物变性为液态夹杂，还应该尽 12Ca0.7Ab03中(%Ca)/(%AI)为1.27.根 量使变性后夹杂物的硫容量较高，这样连铸时能控 据文献估计，LF炉内钢中夹杂物的铝含量为钢中酸 制MnS夹杂的析出和分布.另外，高级别管线钢的 溶铝含量的10%，则钢中Ak03完全变性时，钢中 生产流程较长，炉外精炼包括深度脱硫和脱气等精 [%Ca]r%A].应为： 炼环节，有时钢水钙处理后还需经过其他精炼工序， [%Ca]rt7[%Al].= 溶解钙十夹杂物中钙 钢中钙含量和夹杂物组成会发生变化，仍采用 酸溶铝十夹杂物中铝) [%Ca]rtT[0]>0.77作为管线钢夹杂物变性效 [%Ca]o/%A】.= 溶解钙 果评价标准欠妥 酸溶铝+夹杂物中铝 根据Ca0-AbO3相图，Ca0-Ab03复合夹杂中 夹杂物中钙 酸溶铝十夹杂物中铝) da +B= C:0越高，夹杂的硫容量越大.高级别管线钢钙 处理后，特别是浇铸时，应使钢中夹杂物为硫容量较 溶解钙十 夹杂物中钙 钢中全铝气11夹杂物中铝 高的Ca0-Ab0s夹杂，12Ca0·7Ab03的熔点较低， 溶解钙 1.27 ≈0.12 且硫容量较高，连铸时控制钢中夹杂为12C:0· 钢中全铝 、11 (2) 7AbO3既可以防止水口堵塞，还可以在钢水凝固时 1600℃钢水与12Ca0.7Ab03平衡的溶解钙含 使钢中硫在该类夹杂表面析出，生成CaS-C0- 量一般小于2×10，低于管线钢中铝含量的1%. AbO3复合夹杂，CaS的膨胀系数大于钢基体的膨 因此，根据式(2)计算，钢中夹杂控制为12C0· 胀系数，AbO3的膨胀系数小于钢基体的膨胀系数， 7A03时，钢中[%Ca]ro%A].应为0.12左右. CaS℃0AkO3复合夹杂的生成还能缩小夹杂物与 如果考虑到少量Ca与S结合，[%Ca]r/%A] 钢基体膨胀系数的差别，从而降低管线钢冷热加工 应稍大于0.12 Faulring等[在分析水口堵塞原因 时夹杂物周围的应力状况，有利于提高管线钢的综 时指出，为减少水口堵塞，改善钢水的流动性，应控 合性能. 制钢中的[%Ca]%A].>0.14,这与上面的计 12Ca0·7Ak0夹杂中的(%Ca)/(%0)为 算基本一致， 0.91,考虑到钢中溶解钙含量、溶解氧含量（管线钢 但是，该判据的基础之一是钢中夹杂物的A含 中的溶解氧为3×10~5×106)、夹杂中其他氧 量是钢中酸溶铝含量的10%左右这一假设.近年 化物的氧含量以及与硫结合成CS的钙含量，高级 来，随着钢水洁净度水平的不断提高，洁净度较高的 别管线钢钙处理后钢中[%Ca]rt个[0]应控制在 钢中在精炼末期和连铸过程中钢中夹杂物的A含 0.91左右，或大于0.91 量常低于钢中酸溶铝含量的10%，因此控制钢中的 钙处理在精炼过程实施，考虑到后续生产工序 [%Ca]r。%A].>0.14作为洁净钢钙处理变性 中发生的二次氧化将降低钢水的[%Ca]rtT[0] 效果有待商榷 钢水钙处理后，钢中的[%Ca]r/T[0]还应大于 表7表明一炼钢X70生产中，当采用200m· 0.91具体控制值与钙处理后的精炼工序和保护浇 mn喂入500m硅钙线后钢水中[%Ca]rt/ 铸水平有关.因此，采用[%Ca]rT[0]来作为钙 [%A达到0.14其他炉次钙处理后，钢中 处理评判标准存在一定难度 [%Ca]r%A]未能达到0.14结晶器钢水和铸 现实生产中采用[%Ca]rT[0]作为钙处理的 坯中[%Ca]r%A].均远低于0.14因此，采用 评判标准还存在下面几个问题：(1)工业生产钢中 [%Ca]rt%A].>0.14作为管线钢或低碳铝镇 T[0]在线快速分析困难；(2)从钢包、中间包和结 静钢钙处理是否充分的标准是不合适的，其主要问 晶器钢水中提取试样的钙和氧含量分析精度都较 题是钢中[%A].和钢中夹杂物数量没有对应 低；(3)管线钢铸坯中钙含量较低，钙含量分析精度 关系第 3期 刘建华等： 高级别管线钢钙处理效果评价标准 Ｔ［Ｏ］作为控制和评判铝镇静钢夹杂物变性效果的 依据 ［2‚4］‚认为若铝镇静钢中 Ａｌ2Ｏ3 完全变性‚需控 制钢中 ［％Ｃａ］Ｔｏｔ／Ｔ［Ｏ］ ＞0∙60‚以保证钢水的可浇 性‚当 ［％Ｃａ］Ｔｏｔ／Ｔ［Ｏ］ ＞0∙77时‚可使夹杂物完全 液化． 管线管夹杂物变性与一般铝镇静钢变性处理存 在区别‚不仅需将夹杂物变性为液态夹杂‚还应该尽 量使变性后夹杂物的硫容量较高‚这样连铸时能控 制 ＭｎＳ夹杂的析出和分布．另外‚高级别管线钢的 生产流程较长‚炉外精炼包括深度脱硫和脱气等精 炼环节‚有时钢水钙处理后还需经过其他精炼工序‚ 钢中钙含量和夹杂物组成会发生变化‚仍采用 ［％Ｃａ］Ｔｏｔ／Ｔ［Ｏ］ ＞0∙77作为管线钢夹杂物变性效 果评价标准欠妥． 根据 ＣａＯ--Ａｌ2Ｏ3 相图‚ＣａＯ--Ａｌ2Ｏ3 复合夹杂中 ＣａＯ越高‚夹杂的硫容量越大 ［7］．高级别管线钢钙 处理后‚特别是浇铸时‚应使钢中夹杂物为硫容量较 高的 ＣａＯ--Ａｌ2Ｏ3夹杂．12ＣａＯ·7Ａｌ2Ｏ3的熔点较低‚ 且硫容量较高‚连铸时控制钢中夹杂为 12ＣａＯ· 7Ａｌ2Ｏ3既可以防止水口堵塞‚还可以在钢水凝固时 使钢中硫在该类夹杂表面析出‚生成ＣａＳ--ＣａＯ-- Ａｌ2Ｏ3复合夹杂．ＣａＳ的膨胀系数大于钢基体的膨 胀系数‚Ａｌ2Ｏ3的膨胀系数小于钢基体的膨胀系数‚ ＣａＳ--ＣａＯ--Ａｌ2Ｏ3复合夹杂的生成还能缩小夹杂物与 钢基体膨胀系数的差别‚从而降低管线钢冷热加工 时夹杂物周围的应力状况‚有利于提高管线钢的综 合性能． 12ＣａＯ·7Ａｌ2Ｏ3 夹 杂 中 的 （％ Ｃａ）／（％ Ｏ）为 0∙91‚考虑到钢中溶解钙含量、溶解氧含量 （管线钢 中的溶解氧为 3×10 —6 ～5×10 —6 ）、夹杂中其他氧 化物的氧含量以及与硫结合成 ＣａＳ的钙含量‚高级 别管线钢钙处理后钢中 ［％Ｃａ］Ｔｏｔ／Ｔ［Ｏ］应控制在 0∙91左右‚或大于 0∙91． 钙处理在精炼过程实施‚考虑到后续生产工序 中发生的二次氧化将降低钢水的 ［％Ｃａ］Ｔｏｔ／Ｔ［Ｏ］‚ 钢水钙处理后‚钢中的 ［％Ｃａ］Ｔｏｔ／Ｔ［Ｏ］还应大于 0∙91．具体控制值与钙处理后的精炼工序和保护浇 铸水平有关．因此‚采用 ［％Ｃａ］Ｔｏｔ／Ｔ［Ｏ］来作为钙 处理评判标准存在一定难度． 现实生产中采用 ［％Ｃａ］Ｔｏｔ／Ｔ［Ｏ］作为钙处理的 评判标准还存在下面几个问题：（1） 工业生产钢中 Ｔ［Ｏ］在线快速分析困难；（2） 从钢包、中间包和结 晶器钢水中提取试样的钙和氧含量分析精度都较 低；（3） 管线钢铸坯中钙含量较低‚钙含量分析精度 较低． 3∙2 钢中 ［％Ｃａ］Ｔｏｔ／［％Ａｌ］Ｓ分析 一些 企 业 和 研 究 还 常 采 用 钢 中 ［％Ｃａ］Ｔｏｔ／ ［％Ａｌ］ｓ和钙含量作为钙处理效果的判断标准‚有的 文献认为钢中 ［％Ｃａ］Ｔｏｔ／［％Ａｌ］ｓ应控制于 0∙013～ 0∙20 ［5］‚有的文献则认为应控制于 0∙09～0∙14 ［8］． 12ＣａＯ·7Ａｌ2Ｏ3 中 （％Ｃａ）／（％Ａｌ）为 1∙27．根 据文献估计‚ＬＦ炉内钢中夹杂物的铝含量为钢中酸 溶铝含量的 10％‚则钢中 Ａｌ2Ｏ3 完全变性时‚钢中 ［％Ｃａ］Ｔｏｔ／［％Ａｌ］ｓ应为： ［％Ｃａ］Ｔｏｔ／［％Ａｌ］ｓ＝ 溶解钙 ＋夹杂物中钙 酸溶铝 ＋夹杂物中铝 ‚ ［％Ｃａ］Ｔｏｔ／［％Ａｌ］ｓ＝ 溶解钙 酸溶铝 ＋夹杂物中铝 ＋ 夹杂物中钙 酸溶铝 ＋夹杂物中铝 ａ 2＋ｂ 2＝ 溶解钙 钢中全铝 ＋ 夹杂物中钙 11×夹杂物中铝 ＝ 溶解钙 钢中全铝 ＋ 1∙27 11 ≈0∙12 （2） 1600℃钢水与 12ＣａＯ·7Ａｌ2Ｏ3平衡的溶解钙含 量一般小于 2×10 —6‚低于管线钢中铝含量的 1％． 因此‚根据式 （2）计算‚钢中夹杂控制为 12ＣａＯ· 7Ａｌ2Ｏ3时‚钢中 ［％Ｃａ］Ｔｏｔ／［％Ａｌ］ｓ应为 0∙12左右． 如果考虑到少量 Ｃａ与 Ｓ结合‚［％Ｃａ］Ｔｏｔ／［％Ａｌ］ｓ 应稍大于 0∙12．Ｆａｕｌｒｉｎｇ等 ［6］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 ［％Ｃａ］Ｔｏｔ／［％Ａｌ］ｓ＞0∙14‚这与上面的计 算基本一致． 但是‚该判据的基础之一是钢中夹杂物的 Ａｌ含 量是钢中酸溶铝含量的 10％左右这一假设．近年 来‚随着钢水洁净度水平的不断提高‚洁净度较高的 钢中在精炼末期和连铸过程中钢中夹杂物的 Ａｌ含 量常低于钢中酸溶铝含量的 10％‚因此控制钢中的 ［％Ｃａ］Ｔｏｔ／［％Ａｌ］ｓ＞0∙14作为洁净钢钙处理变性 效果有待商榷． 表 7表明一炼钢 Ｘ70生产中‚当采用 200ｍ· ｍｉｎ —1喂 入 500ｍ 硅 钙 线 后 钢 水 中 ［％Ｃａ］Ｔｏｔ／ ［％Ａｌ］ｓ达 到 0∙14‚其 他 炉 次 钙 处 理 后‚钢 中 ［％Ｃａ］Ｔｏｔ／［％Ａｌ］ｓ未能达到 0∙14；结晶器钢水和铸 坯中 ［％Ｃａ］Ｔｏｔ／［％Ａｌ］ｓ均远低于 0∙14．因此‚采用 ［％Ｃａ］Ｔｏｔ／［％Ａｌ］ｓ＞0∙14作为管线钢或低碳铝镇 静钢钙处理是否充分的标准是不合适的．其主要问 题是钢中 ［％ Ａｌ］ｓ 和钢中夹杂物数量没有对应 关系． ·315·