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《鋼水鈣處理的若干理論問題!230》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、鋼水鈣處理的若干理論問題1.概述鈣處理是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種鋼水精煉手段。其主要目的包括：深度降低鋼中[O]、[S]等有害元素含量；改變夾雜物組成形態(tài)，避免澆鑄鋁鎮(zhèn)靜鋼發(fā)生水口堵塞并改善鋼材力學(xué)性能[1]。歷史上，曾經(jīng)有過向鋼包內(nèi)直接加入鈣合金、向鋼液內(nèi)噴吹鈣合金等方法，但由于處理效果不穩(wěn)定或成本過高等原因已漸被淘汰，現(xiàn)在應(yīng)用的是鋼包喂鈣線方法。它是將鈣合金（Ca、Ca-Si、Ca-Fe等）用鋼皮包裹制成包芯線，通過喂絲機(jī)的導(dǎo)引管將其以很高的速度插入鋼液。喂絲過程中同時(shí)伴隨惰性氣體攪拌，以增加Ca蒸汽泡在鋼液
2、中的停留時(shí)間和良好的混合[2]。這種方法在全世界的鋼鐵企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用并取得了極大成功。鋼包喂鈣線的主要處理效果有：1）降低鋼液中的[S]，減少硫化物夾雜含量，最終形成CaS而分散到鋼中，在軋制時(shí)不會(huì)變形。2）鋼液中的氧化物夾雜不形成串簇狀而轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蚍稚⒌暮珻a氧化物夾雜，從而減少夾雜物尺寸，改善鋼液潔凈度。3）在Al鎮(zhèn)靜鋼中加入Ca，易把Al2O3夾雜變成液態(tài)鈣鋁酸鹽，便于它聚合長大上浮，從而防止水口堵塞。[3]2.鈣處理的脫硫與脫氧2.1鈣處理脫氧的熱力學(xué)條件及處理效果鈣與氧的親和力大于鋁、錳、鐵與氧的親和力
3、，在它們形成的氧化物中CaO是最穩(wěn)定的。向鋼包內(nèi)喂入鈣線能使鋼液中氧活度降低到穩(wěn)定的狹小范圍內(nèi)，從而能夠有效的控制鋼中氧含量。據(jù)陶啟兆等人研究發(fā)現(xiàn)，喂線前控制[%O]≤80×10-6，喂入金屬鈣線后，平均脫氧率為31.1%，最高脫氧率可達(dá)60%[4]。鈣在鋼液中脫氧時(shí)其反應(yīng)為：.................................(1)脫氧后的鋼中[Ca]與[O]的溶解度都不高，欲降低鋼液中[O]的活度需通過增加[Ca]或降低CaO來達(dá)到。向鋼包內(nèi)喂入鈣線，部分未溶解的鈣變成鈣蒸汽也會(huì)發(fā)生脫氧反應(yīng)：…………
4、………….(2)122.2鈣處理脫硫的熱力學(xué)條件及處理效果根據(jù)熱力學(xué)條件[5]，鈣對(duì)硫的化學(xué)親和力比鐵和錳強(qiáng)。有鈣存在時(shí)，首先生成不變形的CaS。當(dāng)向鋼包熔池中噴吹鈣基脫硫粉劑時(shí)，鈣在熔池縱深處受熱呈氣態(tài)，并與Ar氣泡一起上浮，在上浮過程中，鈣蒸汽很快擴(kuò)散入鋼中，與硫直接發(fā)生的脫硫反應(yīng)……………………(4)在含有CaO的覆蓋渣下進(jìn)行處理時(shí)，則在鋼渣界面處發(fā)生的脫硫反應(yīng)為：…………………………(5)實(shí)際上，為保證脫硫反應(yīng)式(4)、(5)順利地進(jìn)行，就必須使脫硫產(chǎn)物CaS不再離開爐渣，防止鋼液回硫，以便取得最大的脫硫效果，
5、其決定因素主要取決于覆蓋渣的相對(duì)硫容量[6]：…………………………..(6)式中：、—渣量和鋼水量；、—處理結(jié)束后渣和鋼中的硫含量。有試驗(yàn)表明[7]：鋼中氧的活度與脫硫率有對(duì)應(yīng)關(guān)系。加鈣量0.67Kg/t，喂線后氧含量70×10-6，脫硫率為20%；加鈣量0.63Kg/t，喂線后氧含量46×10-6，脫硫率為60%。由（4）有：表1各溫度下硫的脫除效果T（K）[%S]19231873182317731873K時(shí)，鋼中[O]含量相對(duì)較低時(shí)，只需控制鋼中[%Ca]=0.021%，便可獲得鋼中[%S]≤0.008%[8]。鋼
6、液溫度降低時(shí)，在相同[S]含量下形成CaS夾雜所需鈣量降低顯著。對(duì)鋁鎮(zhèn)靜鋼進(jìn)行鈣處理時(shí)，當(dāng)[S]含量較高時(shí)，鈣首先進(jìn)行脫氧，然后再進(jìn)行脫硫反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)表明，鋼中原始硫含量與脫硫率有關(guān)[9]，喂線前含硫高則脫硫率也高，脫硫率隨Ca/S比變化可迅速上升,Ca/S＞4時(shí)脫硫率可達(dá)40~50%。如實(shí)驗(yàn)條件下加鈣量為2.46m12(Ca-Si)/t，原始硫0.021%，終硫0.011%，脫硫率為47.61%；加鈣量為2.35m(Ca-Si)/t，原始硫0.009%，終硫0.008%，脫硫率為11.11%。北科大李博等人證明[10]
7、，在冶煉超低硫鋼時(shí)，喂鈣線前將氧脫到很低水平（[%O]≤5×10-6）以利于創(chuàng)造有利于脫硫的還原性氣氛。在脫硫過程中要持續(xù)的喂入鈣線，以脫去脫硫過程中產(chǎn)生的氧，防止鋼液回硫，同時(shí)以與喂線渣相混和的方式在加入頂渣后喂入鋼中，可穩(wěn)定地將鋼中硫脫至5×10-6以下，且不易發(fā)生回硫。1.鈣處理對(duì)硫化物夾雜變性行為采用鈣處理方法對(duì)鋼中MnS夾雜物變性的原理是通過增加鋼中有效鈣含量，在鋼水凝固過程中提前形成的高熔點(diǎn)CaS質(zhì)點(diǎn)，可以抑制鋼水在此過程中生成MnS的總量和聚集程度，并把MnS部分或全部改性成CaS，即形成細(xì)小、單一的Ca
8、S相或CaS與Mns的復(fù)合相?？紤]鋼液中各元素活度（合金元素1%，硫2%），將各元素硫化物生成自由能按負(fù)值排列：1873K時(shí)：CeS＞CaS＞Zr3S4＞TiS＞MgS＞MnS＞FeS1273K時(shí)：CaS＞CeS＞MgS＞MnS＞FeS＞MoS2＞Ni3S2＞Cu2S若Ca與Mn同時(shí)與鋼中硫反應(yīng)并達(dá)到平衡，則：…………………………
