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Vol.31 Suppl.I 余健等：管线钢中典型夹杂物的热力学分析 .97 C12A7C3A,顺序越靠后的钙铝酸盐越难生成 的相互作用系数值对钙活度系数的计算差别很大， L山等人考虑了夹杂物大小对变性程度的影响， 因此本文计算钙活度和钢中铝含量的关系，由钢中 认为变性一个10m的夹杂物要比变性一个1m 钙铝酸盐的熔点可知，要控制钙铝酸盐夹杂物为液 的夹杂物难得多6].Guozhu Ye推测Ca或Ca0向 态，液态钙铝酸盐可以是C12A7和C3A或二者的混 夹杂物内部的扩散速度为限制性环节町]， 合物.由式(2)可知，一定温度下要生成液态钙铝酸 下文以[Al]一ca1一T为变量通过分析[Al厂 盐，需要控制钢中的[Ca]和[Al]含量，为清楚表述不 C]关系以及钢液温度对反应的影响，讨论液态钙 同温度下“液窗”的变化，计算了精炼温度(1873K)、 铝酸盐夹杂物控制 1823K和液相线温度(1793K)“液窗”的区域，见图 对于钙处理热力学计算，由于目前还不能确定 2,图中阴影部分为“液窗”区域， 钢中溶解钙量和全钙的关系，另外基于不同的文献 30r 30r (a1873K b)1823K 2 (e)1793K 20 204 15 15 10 5 CA. 0.010.020.030.040.050.06 0.010.020.030.040.050.06 0.010.020.030.040.050.06 【A月质量分数% [A月质量分数% [A质量分数% 图2不同钢液温度时[A]与a关系和“液窗”区域 由图2可知，随着钢液温度的降低，“液窗”区域 10-9].虽然温度的降低使“液窗”所要求C]降 逐渐变小并向下移动，控制夹杂物为液态所要求的 低，但实际生产中为保证夹杂物充分变性，按精炼温 c降低，c区间变小.1873K时，钢液中[A的 度下“液窗”控制要求加入钙铁或硅钙线， 质量分数在区间[0.01%，0.06%]时，钢中生成 C2Ax的aca区间为：[1.9×10-9,6.1X10-9],生 3CaS生成控制 成C3A的1c区间为：[7.7×10-9,25.4X10-9] 3.1铝硫关系和铝硫比 以[A]=0.03%为例，1873K时，生成C12A7要求 钢中的铝硫关系普遍认为遵循方程(3)，根据式 ac为3.9×10-9，生成C3A时aC为16X10-9. (3)可计算不同温度下生成不同钙铝酸盐时，钢中 1873K时“液窗需a1c区间为[1.9×10-9,25.4× [A1{S]关系和铝硫比的变化，见图3. 0.040CA,(a) CA 25 0.0200r 60 (b) CA 0.035 0.0175 20 50 0.030 0.0150 15 0 0.025 0.0125 10 sMrv] 30 0.0100 [sMiv] 0.015 CA, 0.0075 20 五 ● 5 0.010 0.0050C,A 10 0 0.005 CA 0.0025 0 -5 0 0.01 0.020.030.040.050.06 0.01 0.020.030.040.050.06 [A]质量分数% [A质量分数% 图31873K(a)和1793K()时生成不同钙铝酸盐时[%A[%s]关系及[%%A1]/[%S]关系 由图3可知在钙铝酸盐生成的“液窗”中，随着 [0.01%,0.06%],C12A7中可共存的[S]变化区间 钢液中[A]含量的增加，可以共存的[S]含量降低， 为：[0.0366%，0.0111%]，C3A中可共存的[S]变 生成C2A7时可以共存的[S]高于生成C3A时可以 化区间为：[0.0088%，0.0026%].以[A1]=0.03% 共存的[S]含量，由图3(a)可知[Al]变化区间为 为例，1873K时生成C12A7时可共存的[S]为C12A7→C3A顺序越靠后的钙铝酸盐越难生成． Lu 等人考虑了夹杂物大小对变性程度的影响 认为变性一个10μm 的夹杂物要比变性一个1μm 的夹杂物难得多［16］．Guozhu Ye 推测 Ca 或 CaO 向 夹杂物内部的扩散速度为限制性环节［15］． 下文以［Al］－α［Ca］－T 为变量通过分析 ［Al］－ α［Ca］关系以及钢液温度对反应的影响讨论液态钙 铝酸盐夹杂物控制． 对于钙处理热力学计算由于目前还不能确定 钢中溶解钙量和全钙的关系另外基于不同的文献 的相互作用系数值对钙活度系数的计算差别很大 因此本文计算钙活度和钢中铝含量的关系．由钢中 钙铝酸盐的熔点可知要控制钙铝酸盐夹杂物为液 态液态钙铝酸盐可以是 C12A7 和 C3A 或二者的混 合物．由式（2）可知一定温度下要生成液态钙铝酸 盐需要控制钢中的［Ca］和［Al］含量为清楚表述不 同温度下“液窗”的变化计算了精炼温度（1873K）、 1823K 和液相线温度（1793K）“液窗”的区域见图 2图中阴影部分为“液窗”区域． 图2 不同钢液温度时［Al］与 α［Ca］关系和“液窗”区域 由图2可知随着钢液温度的降低“液窗”区域 逐渐变小并向下移动控制夹杂物为液态所要求的 α［Ca］降低α［Ca］区间变小．1873K 时钢液中［Al］的 质量分数在区间 ［0∙01％0∙06％］ 时钢中生成 C12A7的 α［Ca］区间为：［1∙9×10－96∙1×10－9］生 成 C3A 的 α［Ca］区间为：［7∙7×10－925∙4×10－9］． 以［Al］＝0∙03％为例1873K 时生成 C12A7 要求 α［Ca］为3∙9×10－9生成 C3A 时 α［Ca］为16×10－9． 1873K 时“液窗”需α［Ca］区间为［1∙9×10－925∙4× 10－9］．虽然温度的降低使“液窗” 所要求 α［Ca］ 降 低但实际生产中为保证夹杂物充分变性按精炼温 度下“液窗”控制要求加入钙铁或硅钙线． 3 CaS 生成控制 3∙1 铝硫关系和铝硫比 钢中的铝硫关系普遍认为遵循方程（3）根据式 （3）可计算不同温度下生成不同钙铝酸盐时钢中 ［Al］－［S ］关系和铝硫比的变化见图3． 图3 1873K（a）和1793K（b）时生成不同钙铝酸盐时［％Al］－［％S ］关系及［％Al］－［％Al］／［％S ］关系 由图3可知在钙铝酸盐生成的“液窗”中随着 钢液中［Al］含量的增加可以共存的［S ］含量降低 生成 C12A7 时可以共存的［S ］高于生成 C3A 时可以 共存的 ［S ］ 含量．由图3（a）可知 ［Al］ 变化区间为 ［0∙01％0∙06％］C12A7 中可共存的［S ］变化区间 为：［0∙0366％0∙0111％］C3A 中可共存的［S ］变 化区间为：［0∙0088％0∙0026％］．以［Al］＝0∙03％ 为例1873K 时生成 C12A7 时可共存的 ［ S ］ 为 Vol．31Suppl．1 余 健等： 管线钢中典型夹杂物的热力学分析 ·97·