◆124· 北京科技大学学报 第33卷 (2 [Al]+3Ca0(inc)=3 [Ca]+AL,O3(s) (5) 将Ca0的质量分数在45%~50%之间的夹杂视为 lgke=-15661/T+2.58 低熔点夹杂物，再根据式(3)~(6)可得到图4.由 [Ca]+[S]=CaS(ine) 于钢中Ca、Al、S含量较低，所以计算过程可以将其 △G°=-542531+124.15T (6) 活度近似看作其质量百分数. 在12Ca0·7Al,03中Ca0质量分数为48.5%， (n 公 0.02 0.01 00丽35 {Ca05=50% IS)+[Ca]=CaS 120·7A105 0.0040 {Ca0=459% 0.002 0.32 0.39 0.0020 0.0043 0.001 (0.1 0.2 040.60.81.0 0.001 0.005 0.010 “时 图41873K下钢液中Al-CaS活度平衡关系.(a)A-Ca活度平衡关系；(b)Cas活度平衡关系 Fig.4 The relations of Al-Ca-$activities in the liquid steel at 1873 K:(a)Al-Ca activities:b)Ca-$activities 由图4可知，理想条件下，钢液中[A]。= (3)高铝钢比低铝钢对钢中钙含量和硫含量有 0.32%~0.39%时，要生成液态铝酸钙，钢液中的 着更高的要求.结合热力学分析，生产[1].为 [Ca]应为0.0040%~00085%，而此时不生成CaS 0.32%~0.39%高铝钢时，要得到良好的钙处理效 的钢液中[S]要小于0.0020%，而试验的五炉钢中 果，钢中的[Ca]应控制在0.0040%~0.0085%， [Ca]=0.0098%~0.0269%,显然大大超过所需要 [S]应控制在0.0020%以下. 的钙含量，[S]=0.0053%~0.0070%,平均值为 参考文献 0.0057%,也超过了最大值，所以钢液中会形成大 量高熔点的CaS夹杂导致水口堵塞. [1]Xu K D.Certain basicsubjects on clean steel.Acta Metall Sin, 2009,45(3):257 要想得到良好的钙处理效果，钢中铝含量越高， (徐匡迪.关于洁净钢的若干基本问题.金属学报，2009,45 需要的钢中钙含量越大，因此为了防止Cas的生成， (3):257) 需要的钢中硫含量应越低越好，也就是说相对于其 [2]Pretorius E B,Oltmann H G.Cash T.The effective modification 它钢中而言，采用短流程生产高铝钢时，对钢中硫含 of spinel inclusions by Ca treatment in LCAK steel.fron Steel 量的要求更为严格.生产[A1].为0.32%~0.39% Technol.2010,7(7):31 [3]Ohta H.Suito H.Activities in Ca0-Mg0-AlO:slags and deoxi- 高铝钢时，钢水中的[Ca]应控制在0.0040%~ dation equilibria of Al,Mg.and Ca.IS/J Int,1996,36(8):983 0.0085%,[S]应控制在0.0020%以下 [4]Xu Z B.Non-metallic inclusion morphology in the steel treated with calcium.J Unir Sci Technol Beijing,1995,17(2):125 3结论 (许中波.钙处理钢液中非金属夹杂物的形态.北京科技大学 (1)水口堵塞的主要原因是喂钙量过大，钢中 学报，1995,17(2)：125) [5] Song M.Ragnarsson L.Nzotta M,et al.Mechanism study on for- 硫含量过高，导致生成大量CaS和CaS含量较高的 mation and chemical changes calcium aluminate inclusions contai- 复合夹杂物 ning SiO,in ladle treatment of tool steel.fronmaking Steelmaking. (2)以Bjorkvall模型和Al-Ca-S之间反应平 2011.38(4):263 衡方程为基础建立的钢液中Ca一Al-S平衡与实际 [6]Tanaka T,Ogiso Y.Ueda M,et al.Trial on the application of capillary phenomenon of solid Cato desulfurization of liquid Fe. 基本吻合，可以很好的解释CaS形成以及确定最佳 ISJ1nt,2010,50(8):1071 喂钙量. [7]Gong J.Wang Q Y.Thermodynamic analysis of calcium treatment北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 2［Al］+ 3CaO( inc) 3［Ca］+ Al2O3 ( s) lgk { Al--Ca = － 15 661 /T + 2. 58 ( 5) ［Ca］+［S］CaS( inc) ΔG— { = － 542 531 + 124. 15T ( 6) 在 12CaO·7Al2O3 中 CaO 质量分数为 48. 5% ， 将 CaO 的质量分数在 45% ～ 50% 之间的夹杂视为 低熔点夹杂物，再根据式( 3) ～ ( 6) 可得到图 4． 由 于钢中 Ca、Al、S 含量较低，所以计算过程可以将其 活度近似看作其质量百分数． 图 4 1 873 K 下钢液中 Al--Ca--S 活度平衡关系 . ( a) Al--Ca 活度平衡关系; ( b) Ca--S 活度平衡关系 Fig． 4 The relations of Al-Ca-S activities in the liquid steel at 1 873 K: ( a) Al-Ca activities; ( b) Ca-S activities 由 图 4 可知，理想条件下，钢液中［Al］s = 0. 32% ～ 0. 39% 时，要生成液态铝酸钙，钢液中的 ［Ca］应为 0. 004 0% ～ 000 85% ，而此时不生成 CaS 的钢液中［S］要小于 0. 002 0% ，而试验的五炉钢中 ［Ca］= 0. 009 8% ～ 0. 026 9% ，显然大大超过所需要 的钙含量，［S］= 0. 005 3% ～ 0. 007 0% ，平均值为 0. 005 7% ，也超过了最大值，所以钢液中会形成大 量高熔点的 CaS 夹杂导致水口堵塞． 要想得到良好的钙处理效果，钢中铝含量越高， 需要的钢中钙含量越大，因此为了防止 CaS 的生成， 需要的钢中硫含量应越低越好，也就是说相对于其 它钢中而言，采用短流程生产高铝钢时，对钢中硫含 量的要求更为严格． 生产［Al］s为 0. 32% ～ 0. 39% 高铝钢时，钢水中的［Ca］应控制在 0. 004 0% ～ 0. 008 5%，［S］应控制在 0. 002 0% 以下． 3 结论 ( 1) 水口堵塞的主要原因是喂钙量过大，钢中 硫含量过高，导致生成大量 CaS 和 CaS 含量较高的 复合夹杂物． ( 2) 以 Bjrkvall 模型和 Al--Ca--S 之间反应平 衡方程为基础建立的钢液中 Ca--Al--S 平衡与实际 基本吻合，可以很好的解释 CaS 形成以及确定最佳 喂钙量． ( 3) 高铝钢比低铝钢对钢中钙含量和硫含量有 着更高的要求． 结合热力学分析，生产［Al］s 为 0. 32% ～ 0. 39% 高铝钢时，要得到良好的钙处理效 果，钢中的［Ca］应控制在 0. 004 0% ～ 0. 008 5% ， ［S］应控制在 0. 002 0% 以下． 参 考 文 献 ［1］ Xu K D． Certain basicsubjects on clean steel． Acta Metall Sin， 2009，45( 3) : 257 ( 徐匡迪． 关于洁净钢的若干基本问题． 金属学报，2009，45 ( 3) : 257) ［2］ Pretorius E B，Oltmann H G，Cash T． The effective modification of spinel inclusions by Ca treatment in LCAK steel． Iron Steel Technol，2010，7( 7) : 31 ［3］ Ohta H，Suito H． Activities in CaO-MgO-Al2O3 slags and deoxi￾dation equilibria of Al，Mg，and Ca． ISIJ Int，1996，36( 8) : 983 ［4］ Xu Z B． Non-metallic inclusion morphology in the steel treated with calcium． J Univ Sci Technol Beijing，1995，17( 2) : 125 ( 许中波． 钙处理钢液中非金属夹杂物的形态． 北京科技大学 学报，1995，17( 2) : 125) ［5］ Song M，Ragnarsson L，Nzotta M，et al． Mechanism study on for￾mation and chemical changes calcium aluminate inclusions contai￾ning SiO2 in ladle treatment of tool steel． Ironmaking Steelmaking， 2011，38( 4) : 263 ［6］ Tanaka T，Ogiso Y，Ueda M，et al． Trial on the application of capillary phenomenon of solid CaO to desulfurization of liquid Fe． ISIJ Int，2010，50( 8) : 1071 ［7］ Gong J，Wang Q Y． Thermodynamic analysis of calcium treatment ·124·