Al-Si-Ca脱氧剂脱氧能力研究+实验分析(2)
1.1 脱氧剂的发展
1.1.1 硅脱氧
炼钢最早采用硅脱氧，它的出现诞生了镇静钢。硅脱氧的致命弱点在于：硅的脱氧能力较弱，经硅脱氧的钢常出现脱氧不完全的现象，钢材的皮下气泡多；硅脱氧后，钢中夹杂主要为大型硅酸盐夹杂，对钢材性能有不利的影响；脱氧产物氧化硅为酸性物质，易使钢水回磷、回硫[1]。
1.1.2 铝脱氧
从炼钢用脱氧剂的历史来看，最初使用的纯铝（一般用铝饼，Al含量>95%），由于比重轻，铝饼不易深入钢液内部，从而限制了铝元素的有效利用率。后采用由Si、Al二元素组成的硅铝铁代替铝饼，因此比重增大，使Al元素的有效利用率成倍提高，炼钢用脱氧剂的消耗亦相应降低。近几年来，随着钢材由卖方到买方市场的转化，迫使企业更加注重提高钢的内在质量。复合脱氧剂因具有脱氧能力强，可明显改善钢液纯净度等优点，自然而然受到众多研究机构和钢铁企业的普遍关注，成为近期脱氧剂领域研制和开发的热点，其中尤以含碱土元素Ba、Ca的复合脱氧剂研究最为活跃[2]。
铝脱氧的缺点：
铝的密度小，致使铝在钢液中烧损严重，利用率较低。
铝脱氧后生成高熔点的A1203夹杂物引起连铸水口结瘤，导致连铸中断。
铝脱氧生成的A1203夹杂物一旦残留在钢中将对钢材的横向力学性能产生不良影响。
铝资源日益贫乏，致使铝价格高，从而使炼钢成本提高。
1.1.3 钙脱氧
Ca作为第二主族元素，反应性很强，有相当强的脱氧能力，这点与同族元素Ba相比较可知，前几年有人在硅铝铁内加入钡生产成硅铝钡，脱氧能力大幅度上升就是这个道理。Ca脱氧比Ba更有优势：两者摩尔质量比M（Ca）：M（Ba）=1:3.426，即都脱除一定量的氧，若需要lkg的Ca，就需要3.426kg的Ba。但Ca在铁液中的溶解度很小，1600oC时为0.032%，在固体铁中几乎不溶解；同时Ca的蒸气压非常大，在1600%时为1.98个大气压。因此，仅用单一的Ca作为脱氧剂消耗太大，在经济上不合理，为了提高Ca脱氧效率，需提高Ca在铁中的溶解度，C、Si、Al等元素效果很好[3]，而C的作用又最大，每1%C可提高Ca的溶解度一倍；因此，钙系脱氧剂主要成分为CaC2，还有CaSi及Al、Ba等。使用块状Ca合金时，Ca的溶解过程受边界层扩散限制，在局部很快达到饱和，因而不能使钢液溶解更多的Ca，大部分将被蒸发掉，而制成小于15mm小颗粒状，可以有效解决这个问题。
脱氧反应的公式为：
CaC2+[0]=(CaO)+2[C] (1)
反应产物中部分[C]又与钢中[O]反应：
[C]+[0]={CO} (2)
也会有部分CaC2与钢渣之间反应：
CaC2+3(FeO)=(CaO)+3[Fe]+2{CO} (3)