纯钙包芯线的防喷溅研究+文献综述(7)
生成12C•7A夹杂物钢水中钙铝比需要控制 ；生成3C•A夹杂物钢水中钙铝比需要控制 。故为达到夹杂物控制效果的最小钙铝比为0.04[22]。
（3）Al2O3夹杂变性的处理效果
张建等人研究表明[23~25]：钢包喂线后钢中钙铝比达到0.09以上时，钢中的A12O3夹杂物能获得较好的变性；夹杂物中的Ca/Al随喂线后钢中钙、铝比的增大而线性增加；钢中较高的钙、铝比有利于连铸坯中大颗粒夹杂物的去除，有利于夹杂物球化率的提高。
1.3.4 钙处理防止水口堵塞的行为
可以把水口堵塞的过程分为三步：夹杂物的产生→夹杂物向水口壁的传递→夹杂物的粘附与烧结[21]。对于未经钙处理的铝脱氧钢，常导致浸入式水口堵塞，堵塞物为Al2O3。为解决这一问题，常常采用钙处理方法来防止Al2O3导致的水口堵塞。然而，经研究发现，若Al2O3夹杂物改性不充分，或是钙处理中产生了大量的CaS，水口堵塞问题甚至会更严重[26]。
（1）水口堵塞的机理
据J.Poirier对铝镇静钢的研究表明工作后的水口从外向内存在四层：
1）水口耐材；
2）400μm左右的脱碳层；
3）由不同含量的SiO2、Al2O3、K2O、Na2O等组成的约200μm的反应层；
4）含有金属颗粒的Al2O3层[27]。
钢水精炼处理后钢水中夹杂物以小尺寸（1um左右）为主，在水口边壁附近的层流层稳定存在的情况下，小颗粒的夹杂物很难穿过层流层到达水口壁。水口与钢水的反应会促进水口粗糙度的发展，使钢水中的大型夹杂物能穿过粘性底层到达水口壁，随着大型夹杂物在水口壁的沉积，水口表面粗糙度进一步发展以至层流层完全消失，致使钢水中小颗粒的夹杂物也能被传递到水口壁产生沉积，从而严重的促进了水口堵塞的发展。在初始浇钢时，钢水中夹杂物的传递是水口堵塞的控制环节，夹杂物的粘附和烧结进行得很快，而且夹杂物一旦粘附和烧结就是稳定的，夹杂物的粘附和烧结不会成为水口堵塞的控制环节.因此保持水口内稳定的层流层是防止钢水中大部分夹杂物被传递到水口壁的必要条件，一旦水口层流层逐渐消失，水口堵塞就会以极快的速度发展。
（2）钙处理后水口堵塞的原因
1）Ca处理不充分
经上文分析可知，在炼钢温度下，仅12C•7A与3C•A为液态。而C•6A及C•2A熔点都高于1700 oC，这些钙铝酸盐夹杂都是需要在炼钢过程中防止产生的。如经对兴澄特钢钢水进行分析，尽管钢水经过了钙处理，仍不可能完全消除夹杂物，中包内夹杂物密度约为130~160个/mm2，其中1-3um约90%，5um以上夹杂物约2.5%。而其水口堵塞物主要以C•yA（y>1）为主[21]。又如对宝钢水口堵塞物进行能谱分析，堵塞物成分主要为C•2A[28]。说明尽管有部分钢水虽然经过了钙处理对夹杂物进行了改性，但改性不够彻底，生成的钙铝酸盐夹杂物在浇钢温度下仍为固态，并未起到改善钢水流动条件、防止水口堵塞的作用。
2）Ca量过多
Ca加入量过多，形成高熔点的CaS(熔点为2450℃)同样会恶化钢水的浇铸性能。图1.7[29]不同温度下钢中S、Al含量对形成CaS的影响，随着钢中Al含量的增加，氧的活度降低，有利于硫化物的形成；随着钢中S含量的增加，有利于形成高熔点的CaS；钢水温度降低，氧的活度降低，也有利于硫化物的形成。显然在中间包浇铸温度条件（1550℃）下，当钢中Al含量为0.03%时，为了防止生成CaS夹杂物，钢中S含量不得>0.015%。
图1.7[29]钢中铝、硫含量对CaS生成的影响
（3）钙处理防止水口堵塞的方法
根据以上分析可知，对于钙处理钢，为了确保连铸良好的浇铸性能，应向钢中加入合适含量的钙，也就是说，加入的钙太少或太多，均得不到理想的效果，钙含量太低时，形成的仍是高熔点的复合夹杂物，此时一比不进行钙处理的钢浇铸性能还差，但是钙含量过高时，又易生成CaS熔点夹杂物，浇铸性能仍比较差。图1.8[29]的阴影部分就是钙处理钢的最佳控制区，在该区域形成的夹杂物全是液态的，浇铸性能最好[28]。