D0I:10.13374/1.issnl00103.2007.08.007 第29卷第8期 北京科技大学学报 Vol.29 No.8 2007年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2007 钙处理工艺对低碳冷镦钢洁净度的影响 高振波)梁海庆)吴坚)胡义贵)李颂)杜松林12) 1)马钢第三钢轧总厂，马鞍山2430002)北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 摘要对钙处理工艺过程中夹杂物变性处理需要的钙含量以及硫化钙的生成条件进行了热力学计算，确定了LF处理后硫 含量需控制的上限和钙处理后钙含量所需的下限：实验研究了温度和喂钙线量对钙收得率的影响以及钙处理后弱吹氩时间 与钢中钙和铝的损失的关系.以理论计算和实验结果为基础，优化钙处理工艺，保证LF处理后钢液含硫不大于0.007%（质 量分数)，按每炉钢喂钙线100~200m、喂钙线后弱吹氩25mi,最终低碳冷镦钢夹杂物合格率达提高到92%. 关键词冷敏钢：钙处理；弱吹氩：洁净度：夹杂物 分类号TF703.5 冷镦钢主要用于制造紧固件产品，客户对冷镦 (2)通过电镜扫描观察夹杂物形态，能谱分析 钢的使用性能和加工性能要求很高，这就要求冷镦 夹杂物组成： 钢具有较好的内部质量，夹杂物大小、分布、数量、种 (③)采用小样电解分析夹杂物总量； 类均较好，夹杂物等级是衡量钢材质量的一个重要 (4)采用T0S针状全氧取样器取样，检验全 指标，通过电镜扫描、能谱分析等手段，根据冷镦钢 氧、氮 夹杂物评级标准，检测到马钢第三钢轧总厂（以下简 2 称三钢轧)冷镦钢夹杂物合格率83%，B类和DS类 实验结果及分析 夹杂物超标较多，实践证明，钙处理是控制夹杂物 钙处理主要目是使高熔点的Al203变性为低熔 的重要环节，本文通过理论计算和实验并结合，提 点的铝酸钙，再经过一段时间弱吹氩，降低非金属夹 出了钙处理工艺优化的方向，并付诸实践，有效提高 杂物含量，从而改善钢液的可浇性，提高钢液的洁净 了低碳冷镦钢洁净度· 度] 工况条件 由于钙的沸点低（约1487℃）、蒸汽压大、在钢 1 中溶解度低，向钢包钢液内喂钙线进行钙处理过程 1.1工艺路线 钢液沸腾非常严重，必然导致钢液的二次氧化，因 铁水预处理一50t复吹转炉一吹氩合金微调 此，如何既能达到钙处理的目的，又能使二次氧化程 站一70tLF炉一六机六流140mm方坯连铸机一高 度降到最小，以及喂过钙线后弱吹氩时间的确定成 速线材轧机.LF工序配备双管喂线机.140mm方 为钙处理技术的关键阿] 坯连铸机浇注方式为“外装式浸入水口十保护渣”， 2.1钙处理前钢中硫含量对钙处理效果的影响 1.2钢种内控成分 在钢包和中间包取样，通过电镜扫描和能谱分 冷镦钢成分见表1， 析，结果在钢包样里发现了少量硫化钙，在中间包样 表1马钢冷徽钢内控成分（质量分数） 发现了更多硫化钙夹杂，见图1和图2. Table 1 Controlled composition of cold heading steel % 根据热力学计算[-]， Mn S P 出 [Ca]+[S]=(Cas) (1) 0.100.080.20-0.500.0150.0300.020-0.040 △G9=-530651.00+121.81T(Jmol-), K=a(cs)(a[cal a(s)). 1.3检测方法 可以得出钢中含[A1].为0.02%~0.04%时， (1)使用瑞士ARL一4460型光谱仪快速分析钢 在不同温度下硫与钙的平衡点，热力学计算结果如 中C、Si、Mn,P、S、Al等元素； 图3所示， 收稿日期：2007-03-11修回日期：2007-05-20 从图3可知，在钢包温度下（约1600℃），钢中 作者简介：高振波(1979-)，男，工程师 硫的质量分数≤0.010%，很难生成硫化钙：实际生钙处理工艺对低碳冷镦钢洁净度的影响 高振波1） 梁海庆1） 吴 坚1） 胡义贵1） 李 颂1） 杜松林1‚2） 1） 马钢第三钢轧总厂‚马鞍山243000 2） 北京科技大学冶金与生态工程学院‚北京100083 摘 要 对钙处理工艺过程中夹杂物变性处理需要的钙含量以及硫化钙的生成条件进行了热力学计算‚确定了 LF 处理后硫 含量需控制的上限和钙处理后钙含量所需的下限；实验研究了温度和喂钙线量对钙收得率的影响以及钙处理后弱吹氩时间 与钢中钙和铝的损失的关系．以理论计算和实验结果为基础‚优化钙处理工艺‚保证 LF 处理后钢液含硫不大于0∙007％（质 量分数）‚按每炉钢喂钙线100～200m、喂钙线后弱吹氩25min‚最终低碳冷镦钢夹杂物合格率达提高到92％． 关键词 冷镦钢；钙处理；弱吹氩；洁净度；夹杂物 分类号 TF703∙5 收稿日期：2007-03-11 修回日期：2007-05-20 作者简介：高振波（1979—）‚男‚工程师 冷镦钢主要用于制造紧固件产品‚客户对冷镦 钢的使用性能和加工性能要求很高‚这就要求冷镦 钢具有较好的内部质量‚夹杂物大小、分布、数量、种 类均较好．夹杂物等级是衡量钢材质量的一个重要 指标‚通过电镜扫描、能谱分析等手段‚根据冷镦钢 夹杂物评级标准‚检测到马钢第三钢轧总厂（以下简 称三钢轧）冷镦钢夹杂物合格率83％‚B 类和 DS 类 夹杂物超标较多．实践证明‚钙处理是控制夹杂物 的重要环节．本文通过理论计算和实验并结合‚提 出了钙处理工艺优化的方向‚并付诸实践‚有效提高 了低碳冷镦钢洁净度． 1 工况条件 1∙1 工艺路线 铁水预处理—50t 复吹转炉—吹氩合金微调 站—70t LF 炉—六机六流140mm 方坯连铸机—高 速线材轧机．LF 工序配备双管喂线机．140mm 方 坯连铸机浇注方式为“外装式浸入水口＋保护渣”． 1∙2 钢种内控成分 冷镦钢成分见表1． 表1 马钢冷镦钢内控成分（质量分数） Table1 Controlled composition of cold heading steel ％ C Si Mn S P Al ≤0∙10 ≤0∙08 0∙20～0∙50 ≤0∙015 ≤0∙030 0∙020～0∙040 1∙3 检测方法 （1） 使用瑞士 ARL—4460型光谱仪快速分析钢 中 C、Si、Mn、P、S、Al 等元素； （2） 通过电镜扫描观察夹杂物形态‚能谱分析 夹杂物组成； （3） 采用小样电解分析夹杂物总量； （4） 采用 TOS 针状全氧取样器取样‚检验全 氧、氮． 2 实验结果及分析 钙处理主要目是使高熔点的 Al2O3 变性为低熔 点的铝酸钙‚再经过一段时间弱吹氩‚降低非金属夹 杂物含量‚从而改善钢液的可浇性‚提高钢液的洁净 度［1—3］． 由于钙的沸点低（约1487℃）、蒸汽压大、在钢 中溶解度低‚向钢包钢液内喂钙线进行钙处理过程 钢液沸腾非常严重‚必然导致钢液的二次氧化．因 此‚如何既能达到钙处理的目的‚又能使二次氧化程 度降到最小‚以及喂过钙线后弱吹氩时间的确定成 为钙处理技术的关键［4—5］． 2∙1 钙处理前钢中硫含量对钙处理效果的影响 在钢包和中间包取样‚通过电镜扫描和能谱分 析‚结果在钢包样里发现了少量硫化钙‚在中间包样 发现了更多硫化钙夹杂‚见图1和图2． 根据热力学计算［6—7］： ［Ca］＋［S ］＝（CaS） （1） ΔG ○—＝—530651∙00＋121∙81T（J·mol —1）‚ K＝ a（CaS）／（ a［Ca］ a（S））‚ 可以得出钢中含 ［Al］s 为0∙02％～0∙04％时‚ 在不同温度下硫与钙的平衡点‚热力学计算结果如 图3所示． 从图3可知‚在钢包温度下（约1600℃）‚钢中 硫的质量分数≤0∙010％‚很难生成硫化钙；实际生 第29卷 第8期 2007年 8月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．8 Aug．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．08．007