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A12O3系夹杂物的密度比钢液密度小，如果能够控制铝脱氧产物的形态使其在炼钢连铸温度下呈液态，就可以使大量的这类脱氧产物在进入中间包之前从钢液中上浮去除，不仅可以减轻中间包水口堵塞问题保证连铸顺利进行，而且可以增加钢的清洁度、改善钢的质量。
（1）变性的热力学条件
对于上文中反应（1.3）：
其平衡常数 (1.18)
则： (1.19)
钢中Al与O的反应：
(1.20)
其平衡常数 (1.21)
则： (1.22)
若反应（1.3）及（1.20）均达到平衡，则 ，即：
(1.23)
由上述公式可以得出，若加入的钙量较多，大于其在钢中的平衡蒸汽压PCa，则Ca将优先与钢中[O]发生反应；如果遇到Al2O3夹杂物，则使其还原，改变Al2O3夹杂物的性质及形态[11]。
（2）Al2O3夹杂变性的分析
Ca对Al2O3夹杂变性行为可以这样理解：Ca在Al2O3夹杂颗粒中进行扩散，使Ca连续进入Al的位置；置换出来的Al进入钢液。随Ca扩散的进行，Al2O3夹杂颗粒表面CaO含量逐渐升高。当CaO>25%时，钙铝酸盐呈液态。这种含CaO量高的液态钙铝酸盐夹杂物大部分浮出钢液，进入渣层；少部分较小未上浮颗粒也因表面张力的作用呈球状残留于钢中。这样便大大减少了Al2O3夹杂的数量，并改变了残余夹杂物的形态，同时使铸坯纤文组织趋于均匀[20]。
各种夹杂物物理特性见表1.2。从表1.2可看出12C•7A的熔化温度为1455 oC，在钢水中为液态，易于长大上浮，且浇钢时不会粘附到水口内壁。因此钢液钙处理的目标就是尽量把A12O3夹杂转变为12C•7A。
表1.2各种夹杂物的物性参数
夹杂物 晶体结构 密度(g/ cm3) 熔化温度(℃) 显微硬度(Kg/ mm2)
Al2O3 三角系 3.96 2052 3750
C•6A 立方系 3.28 1850 2200
C•2A 单斜晶系 2.91 1750 1100
C•A 单斜晶系 2.98 1605 930
12C•7A 立方体 2.83 1455
3C•A 立方体 3.04 1535
CaO 立方体 3.34 2570 400
由上表可见，炼钢温度下仅有12C•7A与3C•A夹杂物为液态。在熔点最低的12C•7A夹杂物中Ca/Al比为1.27，当夹杂物中Ca/Al比大于1.27时，可以认为获得了理想的Ca处理效果。尽管从理论上来说将会反应会生成CaO，但钢水中生成CaO(C/L态时)所需平衡Ca量较大。钢水中A1=0.02%时为生成C/L态，平衡Ca量要达到34×10-6。在实际生产过程中喂入的Ca线一般不会使钢水中的溶解Ca量达到如此高的含量。因此在Ca处理时，钢水中一般不会出现CaO。
在进行Ca处理时，为进行理想的夹杂物变形处理，需要控制加入钢水的Ca量的，Ca不足，则Al2O3无法转变为液态铝酸钙；Ca量过大，则有可能生成CaO、CaS造成水口堵塞[21]。
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