增刊1 孙彦辉等：高铝钢钙处理工艺热力学研究 ·123· 1200 Ca 1000 800 600 400 200 0 0 4 2.5μm 能量keV 图2钙处理后钢中的CaS夹杂.(a)形貌：(b)能谱图 Fig.2 The Cas inclusion in the molten steel after Ca-treatment:(a)morphology image:(b)energy spectrum image 2热力学分析 (yyc-yyc）[6597.66-2×44390(yM- yc]-yy2[-6597.66+2×44390(y1- 2.1 Bjorkvall模型 yc)]}+111049-47.722T/RT7(1) Bj6rkvall等人在已有实验数据的基础上，利 Ca0活度为 用类似正规溶液模型的方法拟合计算了A山，0，Ca0 aco =ycexp((yAI -yAYc)[-125997+ 体系的活度.计算值和我们本次实验值完全符合， 6597.66(y1-yc)-44390(M-yc)2]+ 他们所用的计算式如下所示： A山，03活度为 (yye-yu)2[-6597.66+2×44390(yN- au0=yaexp{(2(yc.-yyc)[-125997+ yc]-yyc[6597.66-2×44390(yu- 6597.66(ya1-yca)-44390(y1-yc)2]+ yc)]+79496-24.843T/RT(2) 0.6 0.06 过 (b) 05 0.05 0.4 0.04 03 手03 02 0.02 0.1 0.01 180018201840186018801900 180018201840186018801900 温度K 温度K 图312Ca07A,03二元系中组元活度随温度的变化：(a)Ca0活度：(b)Al203活度 Fig.3 Variations of component activity with temperature in the 12Ca07AlO binary system:(a)Ca activity (b)AlO activity 当温度为在1873K时，12Ca07A山203中AL03 点的12Ca0·7A山，03，所以要达到理想的钙处理效 活度为0.037，Ca0活度为0.370. 果，应该综合考虑Ca、Al和S三种元素的影响.以 2.2钢液中Al-Ca-S平衡 下从热力学的角度来进行分析. 在实际生产过程中，钙处理时单纯的用T[Ca]/ 钢液一夹杂物间主要存在以下几个反应 [A].比（钢中总钙与酸溶铝的质量分数比值）或 2[Al]+3[0]=AL,0,(s [Ca]/[S]比来指导生产，这样往往会顾此失彼.如 1△G°=-1225417+393.8T (3) 果只强调T[Ca]/[Al].,很容易使喂钙量过大，尤其 是生产高铝钢时，从而生成大量的CaS:如果只强调 [Ca]+[O]=Ca0(s) △G°=-629998+144.75T (4) [Ca]/[S]比，又容易使喂钙量偏小，生成不了低熔增刊 1 孙彦辉等: 高铝钢钙处理工艺热力学研究 图 2 钙处理后钢中的 CaS 夹杂 . ( a) 形貌; ( b) 能谱图 Fig． 2 The CaS inclusion in the molten steel after Ca-treatment: ( a) morphology image; ( b) energy spectrum image 2 热力学分析 2. 1 Bjrkvall 模型 Bjrkvall 等人［11］在已有实验数据的基础上，利 用类似正规溶液模型的方法拟合计算了Al2O3 --CaO 体系的活度． 计算值和我们本次实验值完全符合， 他们所用的计算式如下所示: Al2O3 活度为 aAl2O3 = y 2 Alexp{ { 2{ ( yCa － yAlyCa ) ［－ 125 997 + 6 597. 66( yAl － yCa ) － 44 390( yAl － yCa ) 2 ］+ ( yAlyCa － y 2 AlyCa ) ［6 597. 66 － 2 × 44 390( yAl － yCa ) ］－ yAly 2 Ca ［－ 6 597. 66 + 2 × 44 390( yAl － yCa ) ］} + 111 049 － 47. 722T} /RT} ( 1) CaO 活度为 aCaO = yCa exp{ { ( yAl － yAlyCa ) ［－ 125 997 + 6 597. 66( yAl － yCa ) － 44 390( y Al － yCa ) 2］+ ( yAlyCa － yAly 2 Ca ) ［－ 6 597. 66 + 2 × 443 90( yAl － yCa ) ］－ y 2 AlyCa ［6 597. 66 － 2 × 44 390( yAl － yCa ) ］+ 79 496 － 24. 843T} /RT} ( 2) 图 3 12CaO·7Al2O3 二元系中组元活度随温度的变化: ( a) CaO 活度; ( b) Al2O3 活度 Fig． 3 Variations of component activity with temperature in the 12CaO·7Al2O3 binary system: ( a) CaO activity ( b) Al2O3 activity 当温度为在 1 873 K 时，12CaO·7Al2O3 中 Al2O3 活度为 0. 037，CaO 活度为 0. 370． 2. 2 钢液中 Al--Ca--S 平衡 在实际生产过程中，钙处理时单纯的用T［Ca］/ ［Al］s 比( 钢中总钙与酸溶铝的质量分数比值) 或 ［Ca］/［S］比来指导生产，这样往往会顾此失彼． 如 果只强调 T［Ca］/［Al］s，很容易使喂钙量过大，尤其 是生产高铝钢时，从而生成大量的 CaS; 如果只强调 ［Ca］/［S］比，又容易使喂钙量偏小，生成不了低熔 点的 12CaO·7Al2O3，所以要达到理想的钙处理效 果，应该综合考虑 Ca、Al 和 S 三种元素的影响． 以 下从热力学的角度来进行分析． 钢液—夹杂物间主要存在以下几个反应［12］ 2［Al］+ 3［O］Al2O3 ( s) ΔG— { = － 1 225 417 + 393. 8T ( 3) ［Ca］+［O］CaO( s) ΔG— { = － 629 998 + 144. 75T ( 4) ·123·