Al-Si-Ca脱氧剂脱氧能力研究+实验分析(3)
考虑到Al在钢中细化晶粒及固定N，减少时效作用，终脱氧时也应有适量的Al，一般硅铁中含Al:1～1．5%，Ca系脱氧剂配Al也有3％左右，这样Ca与Al同时作用，能生成熔点只有1455℃的球形12CaO•7A1203，具有较小的比表面，上浮速度快，从而钢液中夹杂物的量显著减少，残留在钢中的少量12CaO•A1203夹杂物在轧制中也不变形，不会形成A1203夹杂物那种尖角链状分布，能提高钢的同向性，有很好的加工性能及机械性能[4]。
钙脱氧的缺点：
钙处理不当容易使水口的侵蚀速度加快，并导致钢水污染。
虽然铝酸钙熔点低并容易聚集、长大、排除，但一旦滞留在钢中就成为大颗粒的夹杂物。
铝酸钙夹杂物通常轧制后不变形，即成为点状夹杂物，对于轴承钢、硬线钢、弹簧钢的性能危害较大。
目前钙处理通常采用CaSi线形式加入，但对于低硅的深冲钢将导致硅含量控制十分困难。
1.1.4 复合脱氧剂
复合脱氧是用含有两种或两种以上的脱氧元素的铁合金进行脱氧，其实质是用两种或两种以上的脱氧元素同时与铁液中的溶解氧发生反应，并使它们的脱氧产物彼此结合成复合化合物以降低脱氧产物的活度，同时能改变氧的活度系数。复合脱氧产物的活度通常是小于1。
1.2 钙系复合脱氧剂
表2为钙系复合脱氧剂的主要指标（%）
表2 钙系复合脱氧剂的主要指标
Ca Si C Al 其他
32~40 12~20 14~22 2~4 适量
采用钙系复合脱氧剂后，因其含钙量高，所以在出钢脱氧合金化过程中具有较好脱硫能力；因其具有扩散脱氧的特性，所以有利于快速降低初渣中的氧化性、加速精炼炉的成渣和提高精炼渣的前期脱硫能力，总脱硫率略有提高[5]。
1.3 Si-Ca-Ba复合脱氧剂
李阳，姜周华，刘杨 ，王洪兴在实验室条件下考察了不同钡、钙质量分数的Si2Ca2Ba 合金对钢液脱氧和夹杂物变性作用的变化规律。实验发现,当Si2Ca2Ba 合金中钡、钙增加时,脱氧终点钢液中的全氧降低,但合金中钡的增加对降低终点钢液全氧的贡献不大。合金中的钡钙比对于降低钢液中夹杂物的尺寸至关重要,当Si2Ca2Ba 合金中钡钙比约为2..7～3.5时,夹杂物的尺寸取得最小值。
含钡合金用于钢的脱氧和夹杂物的变性处理可获得较低的氧,其脱氧产物易于上浮且速度很快,钢中夹杂物形态发生改变而呈球形,且均匀分布于钢中[6，7，8]。但是,目前商品化的钡合金种类很多、成分各异,如Si2Ca2Ba 合金典型体系中w(Ca)为2.2%～20%,w(Ba)为2%～36%[9，10，11，12，13],从而在实际工业应用中选择合金种类和成分、优化脱氧工艺缺少理论指导,钡处理钢液的效果亦难以达到最佳化。事实上,目前用钡合金处理钢液的效果波动较大。从合金中的钡、钙在炼钢脱氧过程中的相互作用关系出发,考察并比较不同w(Ba)、w(Ca)的Si2Ca2Ba 合金在脱氧以及对夹杂物变性作用的变化规律,可为合理的合金设计提供依据。
含w(Ca)7%的Si2Ca2Ba合金脱氧实验终点钢液中全氧见图1。从图1中看出,在w(Ca)不变的情况下,随着合金中w(Ba)的不断增加,终点钢液中全氧呈明显下降趋势,采SiCa7Ba27 合金脱氧的实验,w(T.O)达到0.0010%。其主要原因是,钡元素自身脱氧能力很强,积极参与了钢液脱氧反应。另外,合金中钡的加入,降低钙的蒸汽压,提高了钙的溶解度和脱氧利用率。因此,随着合金中钡的增加,终点全氧明显下降。
图1 含w(Ca)7%各组合金脱氧终点
当Si2Ca2Ba合金中钙的质量分数不变时,随着合金中钡的增加,脱氧终点钢液中的全氧明显降低,说明钡积极参与了钢液脱氧反应并降低了钙的蒸汽压,提高了钙的溶解度和脱氧利用率。