Al-Si-Ca脱氧剂脱氧能力研究+实验分析(4)
当Si2Ca2Ba合金中钡不变时,随着合金中钙的增加,终点钢液中全氧呈下降趋势,但高钡合金脱氧终点全氧仅比中钡合金低0.0002%～0.0003%,这说明即使继续增加合金中的钡,也只能产生很有限的脱氧效果。因此,在实际生产过程中没有必要过多追求合金中的钡。
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Ba/Ca约为2.7～3.5时,夹杂物的尺寸取得最小值[14]。
Si-Ca-Ba复合脱氧剂中Ca和Ba碱土金属、熔点及沸点低。Si可防止挥发元素Ca、Ba的挥发损失，提高元素利用率；Ca提高了Si在钢液中的溶解量，提高复合脱氧剂Si-Ca-Ba的脱氧、脱硫能力；配入Ba元素可以提高Si-Ca-Ba脱氧效果和脱硫能力，细化晶粒，Ba所产生的BaO深入CaO-SiO2系中降低脱氧产物的熔点温度，不影响夹杂物的长大、凝合和排除。
实践结果表明：Si-Ca-Ba复合脱氧剂反应产物2CaOBaO2SiO2的熔点低，脱氧反应的△G负值为最大，脱氧能力强，脱氧率为73.5%；Si-Ca-Ba中Ca和Ba是碱土金属，在还原气氛中脱硫能力强，出钢过程脱硫率为24.14%;配加Si-Ca- Ba复合脱氧剂后HRB335D钢硅的收得率提高1.1%，锰收得率提高1.3%；使用Si-Ca-Ba复合脱氧剂脱氧，钢材力学性能完全满足了GB1499-1998要求。
SiCaBa脱氧剂对Al203夹杂物球化效果好[15]。
1.4 复合脱氧剂最佳成分的设计
选择低熔点的复合脱氧剂
选择脱氧产物熔点低的组成，发挥易碰撞长大上浮去除的效果，不仅钢中残存的夹杂物少而且避免了产生固态脱氧生成物(Al203)高、残存Al含量高的缺欠，减少二次氧化产生Al203，堵塞水口的现象。从复合脱氧产物的熔点可以看出，12CaO•7Al203产物的熔点最低，脱氧反应的△G负值很大，所以应选择Ca、Al为主要组成成分的复合脱氧剂。复合脱氧剂中的Ca/A1比应与12CaO•7Al203中的Ca/Al比相适应。其比值是Ca、Al氧化物中的摩尔质量比，摩尔比值为12M(Ca)/ 14M(Al)=(12×40)/(14×27)=1.27，此比值的复合脱氧剂，产生低熔点12Ca0•7Al203 (Ca0=48.48％，Al203=51.52％)的机率最大。而Al的消耗量也大为降低，这也为实践所证实。
为提高Ca、Al复合脱氧剂的脱氧效果和脱硫能力，细化晶粒等作用，适当加入Mg、Sr、Ba等元素。
为了提高复合脱氧剂中元素的利用率（脱氧、脱硫、溶解），增加复合脱氧剂的密度，最经济有效的方法就是增加铁、锰的含量，而最简单的方法是增加铁。
复合脱氧剂中的Ca/Al比为1.0～1.65，最佳比为1.27，保证脱氧能力最大，并得到液态夹杂物，耗Al量降低。
脱氧剂中含有足够的Si和易挥发元素(Ca、Mg、Ba、Si)形成稳定的Si化物，以提高脱氧效率，保证Al的充分脱氧。
复合脱氧剂有足够大密度(3.6 g/cm以上)，延长元素和钢液的接触时问，调节喂线速度，包芯线直径和包底吹Ar参数也可调整脱氧效果。
脱氧潜力大，应大于0.14 kg氧/kg复(Si除外)，脱氧是经济的[16]。
1.5 选题的目的和意义
目前不锈钢冶炼中所用终脱氧剂大多为Fe-Si-Al复合脱氧剂。不锈钢采用Al脱氧，钢水中会产生大量的Al2O3、铝酸盐、铝铬和铝镁尖晶石夹杂物，这些硬脆的不变形夹杂物是缩短不锈钢疲劳寿命，降低疲劳强度和表面质量的主要原因。采用含铝脱氧剂进行终脱氧，由于还原不充分或时间不足，造成还原产物来不及上浮，影响钢水纯净度，钢水质量（夹杂物水平）不符合产品技术要求。同时，采用含铝脱氧剂进行终脱氧，在连铸过程中常常会因Al2O3、CaO•Al2O3、MgO•Al2O3及CaS在水口聚集，而产生水口结瘤，即便是经钙处理的低碳铝镇静钢仍然如此。水口结瘤的结果，①严重时造成浇注中断，影响连浇炉数和连铸生产率，影响成材率和生产成本；②水口堵塞物会冲入液相穴，被凝固前沿捕获而成为铸坯中的大颗粒夹杂物的来源，造成冷轧薄板的表面缺陷；③水口堵塞物会造成两出口流动的不对称性导致结晶器不定期翻腾，造成卷渣，引起铸坯表面缺陷。研究表明，不锈钢、铝镇静钢及硅镇静钢连铸过程中的水口堵塞都与钢水中的残余铝量有关。降低钢水残铝和采用充分的钙处理是减少和防止水口堵塞的重要措施。而钢液采用Si脱氧时，钢中形成的绝大部分是变形能力较强的硅酸盐夹杂物。采用SiCaBa和AlMnCa等复合脱氧剂也可避免由铝脱氧剂产生的夹杂物对不锈钢质量产生的不良影响。