实芯纯钙线的钢水钙处理优势及发展前景

实芯纯钙线的钢水钙处理优势及发展前景
随着现代工业科学技术的发展，对钢的性能要求越来越高。

而钢中非金属夹杂物是影响钢材性能的主要因素之一，有的甚至是决定性的因素。

提高钢水纯净度，降低钢中氧含量和氧化物夹杂，一直是钢铁冶炼中的一大难点。

目前，对纯净度要求较高的钢种大都采用铝进行预脱氧或终脱氧，但钢水的浇铸性不稳定，容易发生水口结瘤现象，结瘤物的主要组成为A l2O3。

因此要改善钢水的可浇性，必须最大限度地去除Al2O3夹杂，并对残余的Al2O3夹杂进行变性处理，使其形成低熔点的钙铝酸盐。

上世纪70年代，钢水钙质处理工艺开始出现，提高了钢水洁净度，有效防止中包水口结瘤，保证了连铸生产顺行。

而使用实芯纯钙线进行钢水钙处理，在国外早已广泛应用，特别是随着上世纪90年代薄板连铸技术的兴起和快速发展，实芯纯钙线的优势已被多数著名钢厂认同。

从2010年开始，实芯纯钙线实现国产化后，国内钢厂才逐步推广应用。

由于实芯纯钙线钙处理效果优良，并能取得良好的经济效益与社会效益，这两年在国内各钢厂推广十分迅速。

钙处理效果稳定性有待优化
钢水钙处理就是以喷射冶金方法或喂线法将钙合金加入钢液深部，达到脱氧、脱硫，使非金属夹杂变性和去除有害微量元素等冶金效果的炉外精炼技术。

用铝脱氧的钢中，Al量足够时，脱氧产物主要是Al2O3夹杂呈簇状，其熔点高（2050℃），炼钢温度下为固态，连铸时易黏附在水口壁上，积累长大结瘤，会引起水口堵塞。

在钢材加工时，它在钢中呈链状或串状分布，恶化钢材内部和表面的质量。

采用钙处理技术，可使A l2O3夹杂变为低熔点的钙铝酸盐。

硫化物的变性处理，情况比较复杂，因为加进去的钙先要和氧起反应，氧降到一定程度之后，钙方能与硫反应生成CaS，或在CaO的外层起脱硫反应生成CaS，或与CaOAl2O3、CaO、Al2O3、SiO2等夹杂物起反应生成CaS，最后CaS均存在于这些夹杂物的外层。

使用钙处理控制非金属夹杂物形态时应特别注意加钙量，只有在[Ca]/[O]或[Ca]/[AI]和[C a]/[S]合适的条件下才能得到满意的结果。

钙的沸点为1484℃，它在钢液中的溶解度很小，因此要想最经济地达到合适的[Ca]/[O]或[Ca]/[AI]和[Ca]/[S]，必须降低钢水中的[O]和[S]之后再进行钙处理。

随着钢水中钙的增加，CaO和Al2O3可以生成5种化合物，在炼钢温度下生成3CaOAl2O6、12CaO7Al2O3的可能性较大。

其中12CaO7Al2O3熔点最低，钢水可浇性最好，是Al2O3夹杂物变性处理的最佳效果。

如果钢水钙含量过高，生成3CaOAl2O 的比例增加，由于3CaOAl2O的熔点为1535℃，在钢水低于此温度时，中包絮流的几率也会升高。

另外，当钢水硫含量偏高时（S＞0.01%），钢水钙含量过高，也会生成高熔点Ca S（2400℃）。

钙处理工艺方法主要有两种，一种是把含钙粉剂喷射到钢液内的喷粉法；另一种是把含钙粉剂外包低碳钢铁皮制成芯线，用喂线机喂入钢液深部的喂线法。

喷粉法较适用于铁水预处理脱硫、脱磷、脱硅，而喂线法适用于非金属夹杂物变性处理。

目前喂线法使用的包芯线
主要有钙铁线和硅钙线。

河北钢铁集团宣钢炼钢厂一直采用钙铁线和硅钙线进行钢水钙处理，由于钙粉和铁粉比重不同，经常出现铁粉与钙粉混合不均匀的现象，造成钢水钙处理效果不稳定，钢水絮流现象时有发生。

为了保证钢水钙处理效果稳定可靠，2012年炼钢厂开始引进实芯纯钙线，预计今年应用率可达到80%以上。

实芯纯钙线工艺优势明显
实芯纯钙线是用纯钙锭高压热拔抽拉成的ф7.5mm~ф7.8mm规格的纯钙线作为包芯线的芯料，外壳采用冷轧光亮钢带包裹而成，钙芯重量与钢带重量比为3：7。

与钙铁线相比，线径均匀，具有抗拉强度高、韧性好、不易断线等优点，更利于喂线量准确控制。

钙吸收率高。

实芯纯钙线的外包钢壳（毫米）更厚，可以将钙喂到钢水里更深部位，并在临界深度以下停留更长的时间，从而达到更高的钙回收率。

实芯纯钙线与钙铁线在宣钢冶炼45#钢上的使用效果显示，在保证钢水相同钙含量情况下，实芯纯钙线比钙铁线的喂线长度（米）平均减少54%，喂线重量仅为钙铁线的1/4；使用实芯纯钙线比钙铁线的方坯钙吸收率提高10%左右。

钢水增钙稳定。

钙铁线和硅钙线的芯料为含钙粉剂，容易出现芯料不匀和空心现象，而实芯纯钙线的芯料为高密度的纯钙芯棒，每米含钙量更高、更均匀、更稳定，确保了钙处理效果更稳定，为钢水Al2O3夹杂完全变性提供保证，减少了连铸钢的水口堵塞几率。

更有利于纯净钢生产。

实芯纯钙线具有高密度纯钙芯棒，质量易于检测，更小的芯线比表面积，不易氧化而失去活性，使其具备更长的保存期，可以将污染钢液的氧化钙夹杂物降到最低；实芯纯钙线的钙处理过程不会带入粉剂包芯线存在的其他氧化物而污染钢液（如钙铁线里的氧化铁）；实芯纯钙线较传统粉末填充包芯线可以进一步降低吨钢钙消耗，减少钢水污染。

减轻作业强度。

钙铁线和硅钙线是粉末状填充的，芯料不匀和空心现象较多，喂线过程常出现断线和卡线情况，对炼钢生产造成一定的影响，实芯纯钙线是用厚钢壳包裹的高密度实芯纯钙棒，线质较硬，喂线时不打滑、不跑偏，操作非常顺畅。

另外，实芯纯钙线单盘线长比钙铁线要长1倍左右，而用量只有钙铁线长度的1/2左右，单盘实芯纯钙线的使用炉数是钙铁线的4倍。

因此，使用实芯纯钙线不但喂线操作非常顺畅，而且穿线次数大幅减少，工人作业强度明显减轻。

有效降低成本。

不同钢种的铝含量、氧含量和夹杂物均有所不同，进行钢水钙处理的包芯线消耗也存在较大差异，但使用实芯纯钙线的消耗基本为钙铁线消耗的（kg/t）的1/3~1/ 4。

目前，实芯纯钙线的价格大约是钙铁线的1倍左右。

因此，在平均增钙量基本相同的条件下，使用实芯纯钙线进行钢水钙处理，成本能降低30%~50%，优势非常明显。

操作中注意喂线速度与位置
合理调整喂线速度。

喂线速度对Ca吸收率的影响较大，过快和过慢均会导致吸收率降低。

包芯线喂入一定深度时开始熔化，其深度应保证熔化分散的钙气泡受到较大的钢水静压力，促使其在浮到钢液面以前就尽可能完全消耗。

合适的喂线速度可以提高钙的收得率。

如果速度过快，一方面会因局部产生的大量钙蒸汽而使得钢液剧烈翻腾，大量钙蒸汽直接挥发到空气中；另一方面钙蒸汽来不及溶解而大量上浮，从而降低其收得率。

反之，如果速度过慢，会导致喂入深度不足，在其能完全溶解于钢液前便上浮到钢液面而浪费掉。

实芯纯钙线的钙含量比钙铁线高得多，如果采用相同的喂线速度，钢液翻腾将更加剧烈，不利于钙吸收。

不同的钢种、不同的钢包容量，最佳喂线速度有所不同，这须要根据现场实际情况进行选择。

正确选择喂线位置。

喂线位置对于钙的收得率也有很大影响，实芯纯钙线喂入点应选择在钢液下降流的中心位置，尽量远离吹氩亮圈，这样无论Ca是以气态还是以液态进入钢液，都会在下降流的作用下强制其下降，从而延长其在钢液中的停留时间，使其被钢水充分吸收。