季莎等：钙处理对20 CrMnTiH齿轮钢中非金属夹杂物的影响 827 式中：T.Caun和T.Car为中间包和LF精炼喂钙前 度的增加，喂钙过程钢液的喷溅和钙的挥发更加 钢液中T.Ca质量分数，10；Lca为喂钙量，m;W为 严重，导致钢中钙的收得率降低，同时当喂钙速度 单位钙线的质量，gm,本文采用62gm;中为钙 降低至1.5ms时，各炉次钙的收得率均高于20%. 线纯度，%，本研究为98%：M为出钢量，t.不同因 图1（©）统计了不同喂钙量对钙收得率的影响，可以 素对钙收得率的影响如图1所示，图1(a)为喂钙 看出适当降低喂钙量至100m时有利于提高钙的收 量为l50m时喂钙前钢中T.Ca含量对收得率的影 得率，各炉次钙收得率均高于20%.精炼渣厚度和 响，可以看出随着钢中喂钙前T.Ca含量的增加，钙 钢包净空高度对钙收得率的影响如图1(d)所示， 的收得率逐渐降低，当喂钙前钢中T.Ca质量分数 当喂线设备固定时，随着精炼渣厚度和钢包净空 高于10×106时，钙的收得率急剧下降，仅为10% 高度之和的增加，钙线的相对插入深度越小，对应钢 左右.排除初始喂钙量高于10×106炉次，喂钙速 中钙的收得率越低，同时当精炼渣厚度和钢包静空 度对钙收得率的影响如图1(b)所示，随着喂钙速 高度之和小于800mm时，钙收得率稳定在20%以上. 25 30 (a) Yield of each heat 0 20 00 ●-Average yield 25 ⊙ 815 208 PI! 0 10 ⊙8 15 10 4 6 8101214 16 1.5 20 2.5 Content of T.Ca bofore wire feeding/10- Feeding rate/m's） 30 30 c Yield of each heat (d) ⊙ ●-Average yield 25 825 00 20 8 15 0 100 125 150 700 800 900 1000 1100 Amount of wire feeding/m Slag thickness+ladle clearance height/mm 图1钙收得率的影响因素.(a)喂钙前T.Ca质量分数：(b)喂钙速度；(c)喂钙量：(d)精炼渣厚度+钢包净空高度 Fig.1 Influencing factors of calcium yield:(a)T.Ca before calcium treatment;(b)feeding rate;(c)length of wire;(d)slag thickness and ladle clearance height 2喂钙量对钢中非金属夹杂物转变的影响 夹杂物的成分投到Al2O3 MgO-CaO三元相图，反 之投到Al,O,CaS-CaO三元相图中.三元相图中 前文中钙收得率影响因素结果表明当喂钙速 五角星表示非金属夹杂物的平均成分，Dmin为扫 度为1.5ms1时钙收得率较高，为进一步确定齿 描的最小夹杂物尺寸，Dmax为扫描的最大夹杂物 轮钢钙处理合理的喂钙范围，在1.5ms的喂钙 尺寸.三元相图中也详细显示了1873和1673K下 速度前提下，对喂钙前和中间包浇铸中期钢中非 不同三元相图的液相区和扫描的夹杂物数量 金属夹杂物进行分析，研究不同喂钙量条件下齿 2.1高喂钙量 轮钢中非金属夹杂物的改性.由于齿轮钢钙处理 高喂钙量炉次钢中非金属夹杂物的转变如图2 前后非金属夹杂物的主要类型为Al2O3 MgO-CaO 和图3所示，喂钙前钢中非金属夹杂物数量较少， 和AlO,CaS·CaO型.在本研究中当非金属夹杂 夹杂物的主要成分为Al2O,Mg0-CaO,夹杂物的 物中MgO的质量分数大于CaS含量时，将非金属 平均成分靠近低熔点区域，这是由精炼过程中硅式中：T.Catun 和 T.CaLF 为中间包和 LF 精炼喂钙前 钢液中 T.Ca 质量分数，10−6 ；LCa 为喂钙量，m；W 为 单位钙线的质量，g·m−1，本文采用 62 g·m−1 ；ϕ 为钙 线纯度，%，本研究为 98%；M 为出钢量，t. 不同因 素对钙收得率的影响如图 1 所示，图 1（a）为喂钙 量为 150 m 时喂钙前钢中 T.Ca 含量对收得率的影 响，可以看出随着钢中喂钙前 T.Ca 含量的增加，钙 的收得率逐渐降低，当喂钙前钢中 T.Ca 质量分数 高于 10×10−6 时，钙的收得率急剧下降，仅为 10% 左右. 排除初始喂钙量高于 10×10−6 炉次，喂钙速 度对钙收得率的影响如图 1（b）所示，随着喂钙速 度的增加，喂钙过程钢液的喷溅和钙的挥发更加 严重，导致钢中钙的收得率降低，同时当喂钙速度 降低至 1.5 m·s−1 时，各炉次钙的收得率均高于 20%. 图 1（c）统计了不同喂钙量对钙收得率的影响，可以 看出适当降低喂钙量至 100 m 时有利于提高钙的收 得率，各炉次钙收得率均高于 20%. 精炼渣厚度和 钢包净空高度对钙收得率的影响如图 1（d）所示， 当喂线设备固定时，随着精炼渣厚度和钢包净空 高度之和的增加，钙线的相对插入深度越小，对应钢 中钙的收得率越低，同时当精炼渣厚度和钢包静空 高度之和小于 800 mm 时，钙收得率稳定在 20% 以上. 2 4 6 8 10 12 14 16 5 10 15 20 25 Yield of Ca/ % Content of T.Ca bofore wire feeding/10−6 (a) 1.5 2.0 2.5 10 15 20 25 30 Yield of each heat Average yield Yield of Ca/ % Feeding rate/(m·s−1) (b) 100 125 150 15 20 25 30 Yield of each heat Average yield Yield of Ca/ % Amount of wire feeding/m (c) 600 700 800 900 1000 1100 10 15 20 25 30 Yield of Ca/ % Slag thickness+ladle clearance height/mm (d) 图 1    钙收得率的影响因素. （a）喂钙前 T.Ca 质量分数；（b）喂钙速度；（c）喂钙量；（d）精炼渣厚度+钢包净空高度 Fig.1    Influencing factors of calcium yield: (a) T.Ca before calcium treatment; (b) feeding rate; (c) length of wire; (d) slag thickness and ladle clearance height 2    喂钙量对钢中非金属夹杂物转变的影响 前文中钙收得率影响因素结果表明当喂钙速 度为 1.5 m·s−1 时钙收得率较高，为进一步确定齿 轮钢钙处理合理的喂钙范围，在 1.5 m·s−1 的喂钙 速度前提下，对喂钙前和中间包浇铸中期钢中非 金属夹杂物进行分析，研究不同喂钙量条件下齿 轮钢中非金属夹杂物的改性. 由于齿轮钢钙处理 前后非金属夹杂物的主要类型为 Al2O3 ·MgO·CaO 和 Al2O3 ·CaS·CaO 型. 在本研究中当非金属夹杂 物中 MgO 的质量分数大于 CaS 含量时，将非金属 夹杂物的成分投到 Al2O3 ·MgO·CaO 三元相图，反 之投到 Al2O3 ·CaS·CaO 三元相图中. 三元相图中 五角星表示非金属夹杂物的平均成分，Dmin 为扫 描的最小夹杂物尺寸，Dmax 为扫描的最大夹杂物 尺寸. 三元相图中也详细显示了 1873 和 1673 K 下 不同三元相图的液相区和扫描的夹杂物数量. 2.1    高喂钙量 高喂钙量炉次钢中非金属夹杂物的转变如图 2 和图 3 所示，喂钙前钢中非金属夹杂物数量较少， 夹杂物的主要成分为 Al2O3 ·MgO·CaO，夹杂物的 平均成分靠近低熔点区域，这是由精炼过程中硅 季    莎等： 钙处理对 20CrMnTiH 齿轮钢中非金属夹杂物的影响 · 827 ·