VD钙处理对钢中夹杂物的影响

钙处理后典型夹杂物形貌如图3-32所示。钙处理后钢中的非金属夹杂物主要分为以下三类：①钙铝酸盐夹杂物（见图3-32a），有的还含有少量MgO，其尺寸大多在2～10μm，主要呈球状；②钙铝硅酸盐夹杂物（见图3-32b），其尺寸一般较大；③钙铝酸盐与CaS或MnS的复合夹杂物（见图3-32c），这类夹杂物为钙处理的产物，尺寸大多在10μm以下。钙处理后夹杂物类型和尺寸分布如图3-33所示。

图3-32 钙处理后典型夹杂物形貌

a）钙铝酸盐夹杂物 b）钙铝硅酸盐夹杂物 c）钙铝酸盐与CaS或MnS的复合夹杂物

经过VD钙处理后，钢液中的非金属夹杂物大多数为球状。与VD钙处理前相比，由于喂入了Ca-Si线，非金属夹杂物的尺寸进一步降低，5μm以下的夹杂物所占比例达到85%。同时夹杂物的类型也有所变化，没有观察到纯的Al₂O₃夹杂物，说明脆性Al₂O₃夹杂物已得到不同程度的变性，转变成各种钙铝酸盐及钙铝酸盐与CaS或MnS的复合夹杂物，如图3-32所示。

图3-33 钙处理后夹杂物类型和尺寸分布

a）钙处理后夹杂物类型 b）钙处理后夹杂物尺寸分布(www.xing528.com)

对铝镇静钢进行钙处理，向钢液中喂入Ca-Si线的主要目的是将棱角分明的Al₂O₃夹杂物变性处理成为钙铝酸盐，其变性效果的关键是控制钙铝酸盐的生成类型。当钢中的Al₂O₃夹杂物完全变性为12CaO·7Al₂O₃时，夹杂物中的w（CaO）/w（Al₂O₃）为1.71。

为减少水口堵塞，改善钢液的流动性，应控制钢中的w（Ca）/w（Al）＞0.14，此时钢中钙活度位于12CaO·7Al₂O₃与3CaO·Al₂O₃之间。鉴于此，管线钢中为了降低棱角凸出的Al₂O₃夹杂物对冲击韧度的影响，也应控制钢中的w（Ca）/w（Al）＞0.14，使棱角分明的Al₂O₃夹杂物全部变性成低熔点的球状钙铝酸盐夹杂物。由于钢中的溶解钙不容易测定，一般认为，可以用钢中的总氧和总钙来监控夹杂物变性的程度。1823K时，当w（总钙）/w（总氧）＞0.6时，生成的铝酸钙为CaO·Al₂O₃和液态的12CaO·7Al₂O₃；当w（总钙）/w（总氧）＞0.77时，生成为12CaO·7Al₂O₃。某钢铁企业管线钢VD钙处理后，氧化夹杂物变性效果见表3-7。

表3-7 氧化夹杂物变性效果

注：表中均以生成7Al₂O₃·12CaO为标准。

从表3-7可知：夹杂物中w（CaO）/w（Al₂O₃）为0.11～1.93，平均值为0.85，低于Al₂O₃完全变性为低熔点钙铝酸盐12CaO·7Al₂O₃时的w（CaO）/w（Al₂O₃）的标准（1.71），对应的夹杂物相为12CaO·7Al₂O₃。钢中w（总钙）/w（Al_s）为0.024～0.042，平均值为0.033，远低于钢中Al₂O₃夹杂物完全变性成低熔点球状钙铝酸盐时所要求的w（总钙）/w（Al_s）要大于0.14。钢中w（总钙）/w（总氧）为0.24～0.35，平均值仅为0.30，仍低于夹杂物基本变性时w（总钙）/w（总氧）应大于0.77的要求。

VD钙处理后，没有观察到纯的Al₂O₃夹杂物，说明脆性Al₂O₃夹杂物已得到不同程度的变性，转变成各种钙铝酸盐及钙铝酸盐与CaS或MnS的复合夹杂物。分析氧化物及硫化夹杂物变性效果时发现：钢中的氧化物及硫化夹杂物均没有达到完全变性的要求。