连铸含铝钢中
Al2O3 夹杂物形态控制探
讨
摘
要：水口结瘤是连铸含铝钢面临的主要问题之一。针对连铸含铝钢钢水可浇性问题，首
先分析了传统含铝钢中
Al
2
O
3
夹杂形态控制的钙处理技术。在热力学计算的基础上，提出了
高铝钢中夹杂物控制思路，认为采用转炉渣洗和合适的精炼渣而不用钙处理能保证钢水的
可浇性。
关
键 词：水口结瘤；高铝钢；夹杂物；形态控制
1 前言
含铝钢大多采用铝进行钢水终脱氧，因而钢中残留的高熔点
Al
2
O
3
夹杂可能较多，对
钢质量有不利影响，连铸过程水口结瘤几率也较大。同时，由于钢中上浮的
Al
2
O
3
夹杂进入
连铸保护渣中，使保护渣的性能发生变化，可能带来铸坯表面质量以及顺行问题。传统的含
铝钢
([Al]=0．01％～0．05％)中，对 Al
2
O
3
夹杂物的控制主要采用钙处理技术，即将高熔点
的
Al
2
O
3
改质为低熔点的
CaO—Al
2
O
3
系低熔点夹杂物
[1—3]
。理论分析和实践证明，为了保证
钙 处 理 效 果 ， 需 要 保 证 钢 中
[Ca ％ ] ／ [Al ％ ]>0 ． 1
[4]
。 对 于 铝 含 量 更 高 的 诸 如
38CrMoAl、TRIP、TWIP 等钢种，钢中[Al]含量在 0．5％以上，如果采用钙处理，钢中要求
很高的钙含量，是否需要钙处理是值得探讨的一个问题。本文主要在传统的含铝钢钙处理分
析基础上，对高铝钢夹杂物形态控制进行技术探讨。
2 传统含铝钢的钙处理分析
二次精炼中进行钢水钙处理是提高钢材质量和减少连铸水口结瘤的重要措施。在铝镇静
钢中，为防止
Al
2
O
3
堵水口以及对钢质量带来不良影响，往往实施钙处理以使
Al
2
O
3
变性为
低 熔 点 球 状 夹 杂 。 在 炼 钢 温 度 下 可 能 生 成 液 态 钙 铝 酸 盐 夹 杂 为 ：
3CaO—
Al
2
O
3
、
12CaO·7Al
2
O
3
。 在 进 行 钙 处 理 时 ， 理 论 上 ， 反 应 产 物 应 按
CaO·6Al
2
O
3
→CaO·2Al
2
O
3
→CaO·Al
2
O
3
→12CaO·7Al
2
O
3
逐渐进行。为确保夹杂物处于低熔点
区域，必须控制加入钢水的钙含量，如
Ca 不足，则 Al
2
O
3
无法转变为液态铝酸钙；
Ca 加入
量过大，可能生成
CaS 也容易导致水口堵塞和水口侵蚀加剧。在钙处理中，需要优化喂线
量、喂线速度、温度以及喂入深度等参数，在提高钙收得率基础上，确保钢中
[Ca]／[Al]等指
标。
钙处理中涉及到的两个主要反应为：
x[Ca]+x[O]+yAl
2
O
3
(in)=xCaO·yAl
2
O
3
(in) (1)
3[Ca]+Al
2
O
3
(in)=3CaO(in)+2[Al] (2)
从上述两式可知：合适的喂入量应该首先保证生成足够的
CaO 与已存在的 Al
2
O
3
结合
生成低熔点的钙铝酸盐上浮，另外一方面应有足够的溶解
Ca 使得未上浮的的夹杂物以及因
为后续温降过程的再次脱氧反应生成的夹杂物通过热力学平衡处于液态，最理想的钙铝酸
盐是
12CaO·7Al
2
O
3
。图
1 和图 2 是针对含铝低碳钢钙处理工艺优化前后理论计算和实测值，