,96 北京科技大学学报 2009年增刊1 表1钙处理相关化合物的性质) 密度/ 熔点/ 显微硬度/ 化学组成（质量分数）/% 夹杂物 晶体结构 (g"cm-3) (kg'mm-2) 气eofI Ca0 Al203 0,☑ Al203 三角系 3.96 2052 3750 0 100 1 CAs 立方系 3.28 1850 2200 8.38 91.62 0.0033 1 CA2 单斜晶系 2.91 1750 1100 21.54 78.64 0.011 0.81 CA 单斜晶系 2.98 1605 930 35.44 64.56 0.085 0.29 C12A7 立方体 2.83 1455 48.48 51.51 0.43 0.037 C3A 立方体 3.04 1535 62.22 37.78 1 0.0065 CaO 立方体 3.34 2570 400 100 0 1 0 Cas 立方体 2.50 2450 表2X80管线钢成分（质量分数） % G Si Mn Al 0.04 0.20 1.78 0.0100 0.0020 0.03 表31873K时铁液中元素相互作用系数网 元素 Si Mn P 0 Ca 0.11 0.063 -0.026 0.029 -0.028 0.035 -0.27 -100 Al 0.091 0.0056 0.033 0.03 0.045 -6.6 -0.047 热力学计算用反应方程式及平衡常数如下： 3[Ca]十(Al03),=2[Al]+3(Ca0).(2)o] 2液态钙铝酸盐夹杂物控制 K- dcal(ALO-exp -706200+60.6T 根据钙处理的“液相窗口”和钙铝酸盐的生成顺 iCao]Al -RT 序，钢中加入钙量应该控制在生成C12A7和C3A之 3(Ca0)ine+3[S]+2[Al]=3CaS+(Al203)ime 间的区间，生成C12A7的钙含量要求即为[Ca]控制 (3)1 下限，生成C3A的钙含量要求即为[Ca]控制上限. 钢中Ca对氧化铝的变性逐层向夹杂物内部进行，直 昆s(0以g=e -879760+298.73T K- 至夹杂物全部被变性时]，钙铝酸盐中Ca0和A203 e0听刘响] 一RT 活度变化见图1，由图1可知，随着A→CA6→CA2→ 计算钙铝酸盐中CaS的公式如下： CA→C12A7→C3A的变性过程进行，钙铝酸盐中的 xC0·A0十3xA,0·△，0 4 Ca0含量逐渐增加，氧化钙的活度也增加，钙铝酸盐 xC0十3xA,0与 (4)12] 中的氧化铝含量逐渐降低，活度也逐渐降低，基于 式中，A为炉渣光学碱度；x为炉渣成分的摩尔分 方程(2)的钙铝酸盐的生成顺序CA6→CA2→CA→ Cao 数 1.0 1gC,=-13.913+42.84A-23.82△2-11710/T- 0.8 0.022230si02)-0.02275w(20(A<0.8) 0.6 (5)13] 0.4 式中，C为炉渣硫容量，0为质量分数， 0.2 IgL.=lg C.-935/T+1.375+lgf.-lg ao 0 (6)4 A CA。CA,CAC12A,C,AC 钙铝酸盐夹杂物 式中，L,为渣钢间硫的分配比；∫，为钢中硫活度系 数，a,为钢中氧活度 图1钙铝酸盐夹杂物中Ca0和A203活度表1 钙处理相关化合物的性质［4－6］ 夹杂物 晶体结构 密度／ （g·cm －3） 熔点／ ℃ 显微硬度／ （kg·mm －2） 化学组成（质量分数）／％ CaO Al2O3 αCaO ［7］ αAl2 O3 ［7］ Al2O3 三角系 3∙96 2052 3750 0 100 － 1 CA6 立方系 3∙28 1850 2200 8∙38 91∙62 0∙0033 1 CA2 单斜晶系 2∙91 1750 1100 21∙54 78∙64 0∙011 0∙81 CA 单斜晶系 2∙98 1605 930 35∙44 64∙56 0∙085 0∙29 C12A7 立方体 2∙83 1455 － 48∙48 51∙51 0∙43 0∙037 C3A 立方体 3∙04 1535 － 62∙22 37∙78 1 0∙0065 CaO 立方体 3∙34 2570 400 100 0 1 0 CaS 立方体 2∙50 2450 － － － － － 表2 X80管线钢成分（质量分数） ％ C Si Mn P S Al 0∙04 0∙20 1∙78 0∙0100 0∙0020 0∙03 表3 1873K 时铁液中元素相互作用系数［8］ 元素 C Si Mn P S Al O Ca S 0∙11 0∙063 －0∙026 0∙029 －0∙028 0∙035 －0∙27 －100 Al 0∙091 0∙0056 － 0∙033 0∙03 0∙045 －6∙6 －0∙047 热力学计算用反应方程式及平衡常数如下： 3［Ca］＋（Al2O3）s＝2［Al］＋3（CaO）s （2） ［10］ K＝ α3 ［Ca］·α（Al2 O3 ） α3 ［CaO］·α2 ［Al］ ＝exp －706200＋60∙6T － RT ． 3（CaO）inc＋3［S ］＋2［Al］＝3CaS＋（Al2O3）inc （3） ［11］ K＝ α3 CaS·α（Al2 O3 ） inc α3 （CaO） incα2 ［Al］α3 ［S］ ＝exp －879760＋298∙73T －RT ． 计算钙铝酸盐中 CaS 的公式如下： Λ＝ xCaO·ΛCaO＋3xAl2 O3·ΛAl2 O3 xCaO＋3xAl2 O3 （4） ［12］ 式中‚Λ为炉渣光学碱度；x 为炉渣成分的摩尔分 数． lg Cs＝－13∙913＋42∙84Λ－23∙82Λ2－11710／T－ 0∙02223w（SiO2 ）－0∙02275w（Al2 O3 ） （Λ＜0∙8） （5） ［13］ 式中‚Cs 为炉渣硫容量‚w 为质量分数． lg Ls＝lg Cs－935／T＋1∙375＋lg f s－lgαO （6） ［14］ 式中‚Ls 为渣钢间硫的分配比；f s 为钢中硫活度系 数‚αO 为钢中氧活度． 2 液态钙铝酸盐夹杂物控制 根据钙处理的“液相窗口”和钙铝酸盐的生成顺 序‚钢中加入钙量应该控制在生成 C12A7 和 C3A 之 图1 钙铝酸盐夹杂物中 CaO 和 Al2O3 活度 间的区间‚生成 C12A7 的钙含量要求即为［Ca ］控制 下限‚生成 C3A 的钙含量要求即为［Ca ］控制上限． 钢中Ca 对氧化铝的变性逐层向夹杂物内部进行‚直 至夹杂物全部被变性［15］．钙铝酸盐中 CaO 和 Al2O3 活度变化见图1‚由图1可知‚随着 A→CA6→CA2→ CA→C12A7→C3A 的变性过程进行‚钙铝酸盐中的 CaO 含量逐渐增加‚氧化钙的活度也增加‚钙铝酸盐 中的氧化铝含量逐渐降低‚活度也逐渐降低．基于 方程（2）的钙铝酸盐的生成顺序 CA6→CA2→CA→ ·96· 北 京 科 技 大 学 学 报 2009年 增刊1