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图1.8钙处理最佳控制区[29]
1.4 喂线工艺
利用喂线技术往铁液或钢液中加入合金元素，尤其适合于加入具有下列一个或几个特性的元素[30-31]：①熔点或沸点低；② 密度小；③在钢液或铁液中的溶解度校；④ 与氧亲合力强；⑤ 蒸汽压力大；⑥ 易于生成有毒蒸汽或反应烟尘。由于所加入的合金元素与被处理金属液之间的反应是在被处理熔液内部进行的，因而能够避免合金元素被空气和熔渣氧化烧损；又由于这一反应是在具有一定静压头的钢液或铁液深处进行的，因而能使添加剂或其蒸汽与被处理金属之间有较大的接触面积和较长的作用时间。因此，与其它铁液或钢液的精炼处理方法相比，喂线技术具有如下一些优点：①合金收得率高；②加入合金量精确，结果重现性好；③添加剂用量少；④处理成本低；⑤操作安全可靠；⑥对环境污染轻；⑦ 容易实现处理作业的机械化或自动化等，钢包喂线示意图如图1.9[3]所示。
图1.9钢包喂线示意图[3]
1.4.1 喂线机技术
喂线机是用来向处理包的铁液或钢液中喂入包芯线的处理设备， 国内外喂线机的结构多种多样，但从使用方式上来区分，基本上只有卧式机和立式机，钢厂大多采用卧式喂线机， 因为需要节约对车间立体空间的占用． 立式机型用得较少。铸造厂则有所不同，大多采用立式机， 卧式机的应用较少， 因为大多数铸造厂都没有太多的平面场地供建喂线处理站之用，但在国内不管是炼钢厂还是铸造厂，大多都是使用卧式喂线机，直至2001年年底， 我国已由作者和所在的研究小组(哈尔滨理工大学材料学院)第一次设计出一个立式喂线处理站，图1.10[32]为喂线机布置的示意图。
图1.10 立式喂线机的典型布置方式
1.线线圈 2.包芯线 3.导线架 4.喂线机 5.包挂钩 6.喂线导管
7.处理站 8.包盖 9.处理包[32]
1.4.2 喂线机理
钙铁线是用粉末状填充的，实芯纯钙线采用是厚壳包芯线，内芯是采用高压拉拔成丝的高密度实芯纯钙棒，喂线时不会带人其他氧化物而污染钢液；厚的外钢壳和高密度的实芯纯钙棒可以将钙喂人钢水的更深部位在临界深度以下停留较长的时问，从而得到较高的钙收得率；而钙铁线是用粉末状填充的，比较软，喂入钢水中较浅；如果钢水上面的渣层过厚或结块，钙铁线就喂不进去漂浮在渣层上造成浪费。如图1.11[4]示，喂线机的导管要稍微偏离吹氩孔的位置。喂线时，厚壳纯钙线正好顺着氩气泡的漩涡进入到钢水深层，经过多次碰撞，实芯钙粒就被分成小的微粒钙，均匀分布于钢水深层，促进钙铝酸盐、(Ca、Mn)S等夹杂物之间的形态转变；由于喂线量少，喂线时间缩短了2～3 min，钢水温降也减少3～5℃。喂实芯纯钙线时，白色烟气小，相对来说，更环保。钢水的钙含量稳定，钢水流动性好，有助于促进夹杂物上浮，钢水更清洁；有助于均匀连铸坯成分，质量稳定。
图1.11 厚钢壳钙线处理示意图[4]
1.4.3 喂线过程中碰到的问题
(1) 厚壁芯线喂入过程中的卡线问题。
因外层钢带厚度的增加，导致钙线整体刚度增加，影响其正常使用，在喂线机喂入时表现为卡线、滑线等现象的出现。这不仅大大降低钙处理效果，降低金属钙的收得率，而且对喂线机的正常使用也产生了一定的影响。
（2）喂线时的钢渣喷溅问题。
金属钙的密度为1.55g/cm³，在钢中的溶解度很小，在炼钢温度和1个大气压下为1.6×10-6，钢液在l600℃时的钙的蒸汽压是0.18Mpa，与在约1.6m深度的钢水静压力相当。因此，使用纯钙线时，因单位时间喂入的金属钙的量相对较大，大部分钙在随钢液循环过程中无法被钢液吸收，这部分金属钙在上升过程中气化形成钙气泡，钙气泡在离开钢液时与空气中的氧以及渣中的氧发生剧烈的氧化反应，形成小规模的爆炸行为，引起钢渣喷溅。