钙处理对中硫含量钢中硫化物形态影响的试验研究

第36卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.36 Suppl.1 2014年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2014 钙处理对中硫含量钢中硫化物形态影响的试验研究 吴华杰)区，陆鹏雁”，岳峰”，周蕾)，陈维玮)，尤大利 1)北京科技大学治金工程研究院，北京1000832)南京钢铁股份有限公司新产品研发推广中心，南京210035 ☒通信作者，E-mail:whjyeah(@163.com 摘要进行了钙处理改性硫化物形态的工业对比试验研究，利用扫描电镜的能谱自动分析夹杂物功能，对棒材中硫化物的 形态、成分类型进行了定量统计分析.研究结果表明：钙处理能够使钢中形成更多的复合硫化物，提高了硫化物中的钙含量， 从而明显降低了疏化物的长宽比.工业生产中采用钙处理来控制钢中硫化物的球化或纺锤化是可行的 关键词硫化物：钙处理：纺锤化：长宽比 分类号TF769.9 Effect of calciumtreatmenton sulfide inclusions in steel with medium sulphurcon- tent WU Hua-jie'》回，LU Peng-yan》,YUE Feng》,ZHOU Lei,CHEN Wei-ei,YOU Da-- 1)Engineering Research Institute,University of Science Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)New Product Development Application Center,Nanjing Iron Steel Co.Ltd.Nanjing 210035,China Corresponding author,E-mail:whjyeah@163.com ABSTRACT The effect of Ca treatment on sulfide inclusions in steel with medium sulphurcontentwas studied byindustrial contrast test.The shape and content of sulfides in bars are statistical analyzed byscanning electronic microscope (SEM)and X-ray energy dis- persive spectrometer (EDS)with inclusion automatic analysis function.It is found that calcium treatment can make the percentage of compound sulfides in bar increase obviously,make the Ca content in sulfides increase,make the aspect ratio of sulfides in the bar de- crease markedly.It is feasible in actual production to control the shape of sulfides in steel be globular or spindle by calcium treatment. KEY WORDS sulfides:Ca treatment:spindle;aspect ratio 随着现代工业发展和市场竞争的加剧，对钢铁 进行了研究，但主要为实验室研究一0.本研究进 产品加工性能的要求越来越高，如汽车零件用非调 行了钙处理工业试验，研究钙处理提高硫化物在轧 质钢等要求加工性能的钢种，需要钢中含有一定量 制过程阻碍变形的作用效果，探讨钙处理改性硫化 的硫，利用生成的硫化物改善切削性能，但同时这类 物工艺的可行性，并分析了其作用机理. 钢种要求较高的综合力学性能，又需要控制硫化物 1试验过程和研究方法 的形态，即要减少或避免细长条状的硫化物生成，使 硫化物呈球状或纺锤状，防止各向异性-).硫化物 钙处理和未钙处理对硫化物形态影响的工业性 的纺锤状控制机理和技术是学术界研究的热点 对比研究在某电炉厂进行，生产流程如图1所示，试 之一 验过程中，第一炉钢按照原工艺进行生产，不进行钙 钙处理工艺常用来改善钢水的可浇注性，防止 处理，第二炉钢试验钙处理工艺，在第一次LF后喂 高熔点的氧化铝类夹杂堵塞水口，这方面的研究很 入50m钙线，并在VD真空精炼后再喂入50m钙 多，也有学者针对钙处理对硫化物形态的影响 线，钢液经过精炼后连铸成320mm×480mm铸坯， 收稿日期：2013-0701 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.s1.043:http://joumals.ustb.edu.cn

第 36 卷 增刊 1 2014 年 4 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 36 Suppl． 1 Apr． 2014 钙处理对中硫含量钢中硫化物形态影响的试验研究 吴华杰1) ，陆鹏雁1) ，岳 峰1) ，周 蕾2) ，陈维玮2) ，尤大利1) 1) 北京科技大学冶金工程研究院，北京 100083 2) 南京钢铁股份有限公司新产品研发推广中心，南京 210035 通信作者，E-mail: whjyeah@ 163． com 摘 要 进行了钙处理改性硫化物形态的工业对比试验研究，利用扫描电镜的能谱自动分析夹杂物功能，对棒材中硫化物的 形态、成分类型进行了定量统计分析． 研究结果表明: 钙处理能够使钢中形成更多的复合硫化物，提高了硫化物中的钙含量， 从而明显降低了硫化物的长宽比． 工业生产中采用钙处理来控制钢中硫化物的球化或纺锤化是可行的． 关键词 硫化物; 钙处理; 纺锤化; 长宽比 分类号 TF769. 9 Effect of calciumtreatmenton sulfide inclusions in steel with medium sulphurcon￾tent WU Hua-jie 1)  ，LU Peng-yan1) ，YUE Feng1) ，ZHOU Lei 2) ，CHEN Wei-wei 2) ，YOU Da-li 1) 1) Engineering Ｒesearch Institute，University of Science ＆ Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) New Product Development ＆ Application Center，Nanjing Iron ＆ Steel Co． Ltd． ，Nanjing 210035，China Corresponding author，E-mail: whjyeah@ 163． com ABSTＲACT The effect of Ca treatment on sulfide inclusions in steel with medium sulphurcontentwas studied byindustrial contrast test． The shape and content of sulfides in bars are statistical analyzed byscanning electronic microscope ( SEM) and X-ray energy dis￾persive spectrometer ( EDS) with inclusion automatic analysis function． It is found that calcium treatment can make the percentage of compound sulfides in bar increase obviously，make the Ca content in sulfides increase，make the aspect ratio of sulfides in the bar de￾crease markedly． It is feasible in actual production to control the shape of sulfides in steel be globular or spindle by calcium treatment． KEY WOＲDS sulfides; Ca treatment; spindle; aspect ratio 收稿日期: 2013--07--01 DOI: 10． 13374 /j． issn1001--053x． 2014． s1． 043; http: / /journals． ustb． edu． cn 随着现代工业发展和市场竞争的加剧，对钢铁 产品加工性能的要求越来越高，如汽车零件用非调 质钢等要求加工性能的钢种，需要钢中含有一定量 的硫，利用生成的硫化物改善切削性能，但同时这类 钢种要求较高的综合力学性能，又需要控制硫化物 的形态，即要减少或避免细长条状的硫化物生成，使 硫化物呈球状或纺锤状，防止各向异性［1--3］． 硫化物 的纺锤状控制机理和技术是学术界研究的热点 之一． 钙处理工艺常用来改善钢水的可浇注性，防止 高熔点的氧化铝类夹杂堵塞水口，这方面的研究很 多［4--5］，也有学者针对钙处理对硫化物形态的影响 进行了研究，但主要为实验室研究［6--10］． 本研究进 行了钙处理工业试验，研究钙处理提高硫化物在轧 制过程阻碍变形的作用效果，探讨钙处理改性硫化 物工艺的可行性，并分析了其作用机理． 1 试验过程和研究方法 钙处理和未钙处理对硫化物形态影响的工业性 对比研究在某电炉厂进行，生产流程如图 1 所示，试 验过程中，第一炉钢按照原工艺进行生产，不进行钙 处理，第二炉钢试验钙处理工艺，在第一次 LF 后喂 入 50 m 钙线，并在 VD 真空精炼后再喂入 50 m 钙 线，钢液经过精炼后连铸成 320 mm × 480 mm 铸坯

增刊1 吴华杰等：钙处理对中硫含量钢中硫化物形态影响的试验研究 ·231· 最后轧成Φ50mm圆棒，试验钢种的化学成分见 进行成分、数量、尺寸和长宽比的统计，对比分析钙 表1. 处理对硫化物形态的作用. INCA Feature功能利用图像处理的原理，根据 100电炉 LF精炼(I) VD精炼 视场中夹杂物与基体之间灰度的差异，辨别出夹杂 物并统计尺寸信息，然后根据辨别结果，EDSX-ray 轧制成p50mm 320mm×480mm 1.下精炼(2 的圆钢 连铸坯 能谱仪自动对夹杂物进行能谱分析，得出夹杂物的 图1试验钢的生产工艺流程 成分信息，因此，利用该Feature模块可以大面积地 Fig.I Production process of experiment steel 对夹杂物的成分含量、大小、形状及位置进行分析统 在棒材中沿着轧制方向切取金相试样，试样经 计.为了确保统计结果的代表性，本研究设置扫描 过打磨、抛光后，利用ZEISS ULTRA55场发射扫描 电镜放大倍数为500倍，每个试样随机自动分析 电镜结合牛津能谱仪的INCA Feature模块对硫化物 100个视场，统计夹杂物数量级为800个左右. 表1试验钢种的化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of experiment steel % C Si Mn P N 0 0.34-0.36 0.2-0.3 1.0-1.1 <0.015 0.025-0.035 ≤0.0040 ≤0.0010 镜下观察沿轧向硫化物的变形情况，发现与原工艺 2 试验结果与讨论 相比，钙处理后轧材中纺锤状硫化物较多，细长条纹 2.1钙处理对轧后硫化物形貌和尺寸的影响 状硫化物的数量较少，并且硫化物的分布更加弥散， 两炉试验钢经相同的工艺轧制后，在光学显微 不同工艺轧材中硫化物的典型形貌如图2所示. (b) 50四 50μm 图2不同工艺轧材中硫化物的典型形貌.(a)未钙处理：(b)钙处理 Fig.2 Typicalmorphologies of sulfides in different process rolling:(a)No Ca treatment:(b)Ca treatment 利用电镜Feature功能对轧后钢中硫化物的长 钙处理的占17% 度及长宽比进行统计，如图3和图4所示. 2.2钙处理对硫化物类型的影响 由图3可以看出，相比未经钙处理，钙处理改性 (1)钙处理对硫化物类型比例的影响. 处理以后，降低了钢中长条状硫化物的比例，长度> 根据扫描电镜统计分析结果，根据成分的不 7um的硫化物占总硫化物的比例仅为11%，是未经 同，两炉钢中的硫化物主要有四种类型，从多到 钙处理的一半，而≤5um的硫化物占总硫化物的比 少，依次为(1)纯MnS、(2)含钙复合硫化物、(3) 例由70%提高到84%，整体上钢中硫化物轧后不易 含铝复合硫化物和(4)含钙铝复合硫化物，第2 沿轧制方向变长. 类和第3类的统计有重复，但钙处理对各类硫化 由图4的硫化物长宽比统计来看，钙处理后长 物的数量比例影响很大，如图5所示，钙处理使 宽比≤3的硫化物比例为76%，明显高于未钙处理 钢中纯硫化锰的比例由未处理的93%降至 的，也就是说，钙处理后的轧材中存在较多的球状或 80%,使复合硫化物的比例由7%提高至20%， 纺锤状硫化物：同时钙处理也降低了长条状疏化物 钙处理主要使得含钙复合硫化物的比例明显 的比例，长宽比>7的硫化物比例仅有8%，而未经 提高

增刊 1 吴华杰等: 钙处理对中硫含量钢中硫化物形态影响的试验研究 最后轧成 Φ50 mm 圆棒，试验钢种的化学成分见 表 1． 图 1 试验钢的生产工艺流程 Fig． 1 Production process of experiment steel 在棒材中沿着轧制方向切取金相试样，试样经 过打磨、抛光后，利用 ZEISS ULTＲA 55 场发射扫描 电镜结合牛津能谱仪的 INCA Feature 模块对硫化物 进行成分、数量、尺寸和长宽比的统计，对比分析钙 处理对硫化物形态的作用． INCA Feature 功能利用图像处理的原理，根据 视场中夹杂物与基体之间灰度的差异，辨别出夹杂 物并统计尺寸信息，然后根据辨别结果，EDS X--ray 能谱仪自动对夹杂物进行能谱分析，得出夹杂物的 成分信息，因此，利用该 Feature 模块可以大面积地 对夹杂物的成分含量、大小、形状及位置进行分析统 计． 为了确保统计结果的代表性，本研究设置扫描 电镜放大倍数为 500 倍，每个试样随机自动分析 100 个视场，统计夹杂物数量级为 800 个左右． 表 1 试验钢种的化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of experiment steel % C Si Mn P S N O 0. 34 ～ 0. 36 0. 2 ～ 0. 3 1. 0 ～ 1. 1 ＜ 0. 015 0. 025 ～ 0. 035 ≤0. 0040 ≤0. 0010 2 试验结果与讨论 2. 1 钙处理对轧后硫化物形貌和尺寸的影响 两炉试验钢经相同的工艺轧制后，在光学显微 镜下观察沿轧向硫化物的变形情况，发现与原工艺 相比，钙处理后轧材中纺锤状硫化物较多，细长条纹 状硫化物的数量较少，并且硫化物的分布更加弥散， 不同工艺轧材中硫化物的典型形貌如图 2 所示． 图 2 不同工艺轧材中硫化物的典型形貌． ( a) 未钙处理; ( b) 钙处理 Fig． 2 Typicalmorphologies of sulfides in different process rolling: ( a) No Ca treatment; ( b) Ca treatment 利用电镜 Feature 功能对轧后钢中硫化物的长 度及长宽比进行统计，如图 3 和图 4 所示． 由图 3 可以看出，相比未经钙处理，钙处理改性 处理以后，降低了钢中长条状硫化物的比例，长度 ＞ 7 μm 的硫化物占总硫化物的比例仅为 11% ，是未经 钙处理的一半，而≤5 μm 的硫化物占总硫化物的比 例由 70% 提高到 84% ，整体上钢中硫化物轧后不易 沿轧制方向变长． 由图 4 的硫化物长宽比统计来看，钙处理后长 宽比≤3 的硫化物比例为 76% ，明显高于未钙处理 的，也就是说，钙处理后的轧材中存在较多的球状或 纺锤状硫化物; 同时钙处理也降低了长条状硫化物 的比例，长宽比 ＞ 7 的硫化物比例仅有 8% ，而未经 钙处理的占 17% ． 2. 2 钙处理对硫化物类型的影响 ( 1) 钙处理对硫化物类型比例的影响． 根据扫描电镜统计分析结果，根据成分的不 同，两炉钢中的硫化物主要有四种类型，从多到 少，依次为( 1) 纯 MnS、( 2) 含钙复合硫化物、( 3 ) 含铝复合硫化物和( 4 ) 含钙铝复合硫化物，第 2 类和第 3 类的统计有重复． 但钙处理对各类硫化 物的数量比例影响很大，如 图 5 所 示，钙 处 理 使 钢中 纯 硫 化 锰 的 比 例 由 未 处理的 93% 降 至 80% ，使复合 硫 化 物 的 比 例 由 7% 提 高 至 20% ， 钙处理主要使得含钙复合硫化物的比例明显 提高． ·231·

·232· 北京科技大学学报 第36卷 42 别如图6和表2所示.可以看出，纯硫化锰多为细 长条纹状，复合硫化物多为纺锤状或球状，这与以前 32 原工艺 的研究结果吻合 试验工艺 a 22 20 1-3 3-5 5-77-1010-1515-20>20 长度/m 图3钙处理试验工艺对轧材中硫化物长度分布的影响 Fig.3 Effect of Ca treatment on sulfides length distribution in the rolled produets 原工艺 ☒试验工艺 30 20 (c) 12 2-3 35 5-7 7-10 >10 长宽比 图4钙处理试验工艺对轧材中硫化物长宽比的影响 Fig.4 Effect of Ca treatment on sulfidesaspect ratio in the rolled produets 8 um 100 93 d 80 原工艺 四试验工艺 60 40 20 10 3 纯硫化锰 含钙复合 含铝复合 含钙铝复合 图6钙处理后各种硫化物的典型扫描电镜照片.(a)纯Ms: 硫化物 硫化物 硫化物 (b)(Mn、Ca)S:(c)以A2O,为核的(Mn、Ca)S:(d)以铝酸钙为 硫化物类型 核的MnS 图5不同类型硫化物的比例 Fig.6 All kinds of typical sulfide SEM images after Ca treatment: Fig.5 Proportion of different types of sulfides (a)pure MnS:(b)(Mn,Ca)S;(c)(Mn.Ca)Swithanuclear of Al2O:(d)MnSwithanuclear of calciumaluminate (2)不同类型硫化物的典型成分、形貌和长宽 比统计. 2.3讨论 不同类型硫化物的典型扫描电镜照片和成分分 为了进一步说明钙处理提高硫化物纺锤化率的

北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 图 3 钙处理试验工艺对轧材中硫化物长度分布的影响 Fig． 3 Effect of Ca treatment on sulfides length distribution in the rolled products 图 4 钙处理试验工艺对轧材中硫化物长宽比的影响 Fig． 4 Effect of Ca treatment on sulfidesaspect ratio in the rolled products 图 5 不同类型硫化物的比例 Fig． 5 Proportion of different types of sulfides ( 2) 不同类型硫化物的典型成分、形貌和长宽 比统计． 不同类型硫化物的典型扫描电镜照片和成分分 别如图 6 和表 2 所示． 可以看出，纯硫化锰多为细 长条纹状，复合硫化物多为纺锤状或球状，这与以前 的研究结果吻合［11］． 图 6 钙处理后各种硫化物的典型扫描电镜照片． ( a) 纯 MnS; ( b) ( Mn、Ca) S; ( c) 以 Al2 O3 为核的( Mn、Ca) S; ( d) 以铝酸钙为 核的 MnS Fig． 6 All kinds of typical sulfide SEM images after Ca treatment: ( a) pure MnS; ( b) ( Mn、Ca) S; ( c) ( Mn、Ca) Swithanuclear of Al2O3 ; ( d) MnSwithanuclear of calciumaluminate 2. 3 讨论 为了进一步说明钙处理提高硫化物纺锤化率的 ·232·

增刊1 吴华杰等：钙处理对中硫含量钢中硫化物形态影响的试验研究 ·233· 表2典型夹杂物的能谱成分（质量分数） Table 2 Spectral components of typical inclusions % 夹杂物类型 能谱序号 Mn Ca Al 0 C Fe 纯MnS a-1 53.75 30.58 4.10 11.57 b-1 31.38 21.87 5.28 2.44 5.25 33.78 (Mn、Ca)s b-2 43.47 29.22 7.32 4.66 15.33 c-1 41.36 36.09 10.12 一 6.27 6.16 以A2O为核的(Mn、Ca)S c-2 32.84 44.10 7.22 15.84 d-1 13.71 9.83 4.22 24.73 34.46 8.72 4.33 以铝酸钙为核的MnS d-2 55.05 35.75 4.30 4.90 原因，定量统计了复合硫化物与纯硫化物的长宽比， 如图7所示. 60 50 纯随化锰 四复合硫化物 Spectrum 4 Spectrum 2 40 30 2 20m 图8纯硫化锰与复合硫化物变形情况的典型对比图 Fig.8 Typical contrast figure of deformation between MnS and com- 710 pound sulfides 长宽比 图7纯硫化锰与复合硫化物的长宽比 (2)钙处理提高了硫化物中的钙含量，CaS与 Fig.7 Aspect ratio of MnS and compound sulfides MnS是互溶的，且随钙含量增加，硫化物的硬度增 由图7可见，整体上，复合硫化物的长宽比要明 加，提高了其抵抗变形的能力 显小于纯硫化物的，尤其是长宽比≤2的硫化物比 3 结论 例，复合硫化物(56%)远大于纯硫化锰(30%)，进 一步说明复合硫化物纺锤化率高，甚至有很大一部 (1)与未经钙处理工艺相比，钙处理工艺整体 分接近球状 上降低了钢中硫化物的长度，并减少了长宽比，从而 图8为同样的轧制拉伸作用下，纯硫化物和复 提高了纺锤状硫化物的比例，使长宽比≤3的硫化 合硫化物的不同变形行为的典型对比，能谱分析表 物比例为76%，明显高于未钙处理的. 明，灰度更深的能谱1和2处为复合硫化物的核心， (2)相比纯硫化物，复合硫化物增强了抵抗变 能谱3处为外层的硫化锰，而能谱4处为纯硫化锰. 形的能力，整体上复合硫化物的尺寸更小，形态更接 纯硫化锰在轧制过程中延伸成为条纹状，而复合硫 近球状和纺锤状，长宽比≤2的硫化物所占比例，复 化物由于存在硬质核心，有效地阻碍了外层纯硫化 合硫化物(56%)远大于纯硫化锰(30%)：而钙处理 锰的变形，使其整体上具有较小的长宽比，呈纺锤 使钢中纯MnS的比例由未处理的93%降至80%， 状.同时，由于核心的阻碍作用可以促进较大硫化 使复合硫化物的比例由7%提高至20%，主要使得 物的分裂，使硫化物变短 含钙复合硫化物的比例明显提高. 综上所述，钙处理提高纺锤化率主要有两方面 (3)钙处理提高钢中硫化物的纺锤化率主要有 的原因： 两方面的原因：1)钙处理增加了硫化物的形核核 (1)钙处理增加了硫化物的形核核心，形成了 心，形成了许多以氧化铝、铝酸钙等硬质氧化物为核 许多以氧化铝、铝酸钙等硬质氧化物为核的复合硫 的复合硫化物，这些核心阻碍了硫化物的变形：2) 化物，这些核心阻碍了硫化物的变形 CaS与MnS是互溶的，钙处理提高了硫化物中的钙

增刊 1 吴华杰等: 钙处理对中硫含量钢中硫化物形态影响的试验研究 表 2 典型夹杂物的能谱成分( 质量分数) Table 2 Spectral components of typical inclusions % 夹杂物类型 能谱序号 Mn S Ca Al O C Fe 纯 MnS a--1 53. 75 30. 58 — — — 4. 10 11. 57 ( Mn、Ca) S b--1 31. 38 21. 87 5. 28 — 2. 44 5. 25 33. 78 b--2 43. 47 29. 22 7. 32 — — 4. 66 15. 33 以 Al2O3为核的( Mn、Ca) S c--1 41. 36 36. 09 10. 12 — — 6. 27 6. 16 c--2 — — — 32. 84 44. 10 7. 22 15. 84 以铝酸钙为核的 MnS d--1 13. 71 9. 83 4. 22 24. 73 34. 46 8. 72 4. 33 d--2 55. 05 35. 75 — — — 4. 30 4. 90 原因，定量统计了复合硫化物与纯硫化物的长宽比， 如图 7 所示． 图 7 纯硫化锰与复合硫化物的长宽比 Fig． 7 Aspect ratio of MnS and compound sulfides 由图 7 可见，整体上，复合硫化物的长宽比要明 显小于纯硫化物的，尤其是长宽比≤2 的硫化物比 例，复合硫化物( 56% ) 远大于纯硫化锰( 30% ) ，进 一步说明复合硫化物纺锤化率高，甚至有很大一部 分接近球状． 图 8 为同样的轧制拉伸作用下，纯硫化物和复 合硫化物的不同变形行为的典型对比，能谱分析表 明，灰度更深的能谱 1 和 2 处为复合硫化物的核心， 能谱 3 处为外层的硫化锰，而能谱 4 处为纯硫化锰． 纯硫化锰在轧制过程中延伸成为条纹状，而复合硫 化物由于存在硬质核心，有效地阻碍了外层纯硫化 锰的变形，使其整体上具有较小的长宽比，呈纺锤 状． 同时，由于核心的阻碍作用可以促进较大硫化 物的分裂，使硫化物变短． 综上所述，钙处理提高纺锤化率主要有两方面 的原因: ( 1) 钙处理增加了硫化物的形核核心，形成了 许多以氧化铝、铝酸钙等硬质氧化物为核的复合硫 化物，这些核心阻碍了硫化物的变形． 图 8 纯硫化锰与复合硫化物变形情况的典型对比图 Fig． 8 Typical contrast figure of deformation between MnS and com￾pound sulfides ( 2) 钙处理提高了硫化物中的钙含量，CaS 与 MnS 是互溶的，且随钙含量增加，硫化物的硬度增 加，提高了其抵抗变形的能力． 3 结论 ( 1) 与未经钙处理工艺相比，钙处理工艺整体 上降低了钢中硫化物的长度，并减少了长宽比，从而 提高了纺锤状硫化物的比例，使长宽比≤3 的硫化 物比例为 76% ，明显高于未钙处理的． ( 2) 相比纯硫化物，复合硫化物增强了抵抗变 形的能力，整体上复合硫化物的尺寸更小，形态更接 近球状和纺锤状，长宽比≤2 的硫化物所占比例，复 合硫化物( 56% ) 远大于纯硫化锰( 30% ) ; 而钙处理 使钢中纯 MnS 的比例由未处理的 93% 降至 80% ， 使复合硫化物的比例由 7% 提高至 20% ，主要使得 含钙复合硫化物的比例明显提高． ( 3) 钙处理提高钢中硫化物的纺锤化率主要有 两方面的原因: 1) 钙处理增加了硫化物的形核核 心，形成了许多以氧化铝、铝酸钙等硬质氧化物为核 的复合硫化物，这些核心阻碍了硫化物的变形; 2) CaS 与 MnS 是互溶的，钙处理提高了硫化物中的钙 ·233·

·234· 北京科技大学学报 第36卷 含量，且随钙含量增加，硫化物的硬度增加，提高了 (江来珠，崔昆.易切削钢中Ca一AO-MnS系氧硫化物变性 其抵抗变形的能力. 的热力学计算.钢铁研究学报，1991,3(2)：57) Jian L,Chen W Q,Meng J X,et al.Sulfide shape control in non 参考文献 quenched and temperedsteel containing sulphur.fron and Steel, [1]Li DZ.Globularzing of sulfide inclusions and its influence on the 2006,41(10):75 properties of steel.Journal of Iron and Steel Research,1992,4(2): (简龙，陈伟庆，孟金霞，等.含硫非调质钢中硫化物形态的控 100 制.钢铁，2006,41(10)：75) (李代钟.钢中疏化物夹杂物球化和对钢性能的影响.钢铁研 [8] Li GZ,Jian L,Chen W Q,et al.Effect of Ca-treatment on sulphide 究学报，1992,4(2)：100) inclusions in 0.048%~0.065%Smedium-carbon structure steel Prckering F B.Someeffects of non-metallic inclusions on the prop- Special Steel,2006,27(3):23 erties of steels /Mechanical Working and Steel Processing Confer- (李国忠，简龙，陈伟庆，等.钙处理对含0.048%~0.065%S ence.Chicago Illinois:Iron and Steel Society,1989:385 中碳结构钢中硫化物的影响.特殊钢，2006,27(3)：23) B]Masayuki H,Hiroshi H.Hideo K.Development of lead free micro 9] Yuan T,Li G Z,Zhou X H,et al.Effect of Ca-Si treatment on mor- alloyed steel for crank shafts.Nippon Steel Technical Report,2003. phology and ingredient of sulfide in free cutting non-quenching- 88(1):76 tempering steel 30MnVS.Special Steel,2009,30(5):39 4]Liu J H,Wu H J,Bao Y P,et al.Evaluation standard of calcium (袁婷，李国忠，周兴海，等.Ca一Si处理对易切削非谓质钢 treatment in high grade pipeline steel.Univ Sci Technol Beijing, 30MnVS中硫化物形态和成分的影响.特殊钢，2009,30(5)： 2010,32(3):312 39) (刘建华，吴华杰，包燕平，等.高级别管线钢钙处理效果评价 [10]Yan G A,Qin Z,Tian Z H,et al.Inclusion morphology control in 标准.北京科技大学学报，2010,32(3)：312) medium-carbon calcium sulphur free-cutting steel.UniSciTech- 5]Sun Y H,Xiong HH,Wang X S,et al.Metallurgy effect of calcium nol Beijing,2007,29(7):685 treatment in high grade pipeline steel.J Univ Sci Technol Beijing, (严国安，秦哲，田志红，等.中碳钙硫易切削钢夹杂物形态控 2011,33(1):176 制.北京科技大学学报，2007,29(7)：685) (孙彦辉，熊辉辉，王小松，等.高级别管线钢钙处理治金效果 [11]You D L,Cui H,Wu H J,et al.Research on inclusions in non- 研究.北京科技大学学报，2011,33(1)：176) quenched and tempered sulfur-bearing steel for autos.Tron Steel 6]Jiang LZ,Cui K.Thermodynamiccalculation about the modification Vanadium Titanium,2013,33(1):73 of Ca-Al-O-Mn-$oxysulfide in free-cutting steel.Journal of fron (尤大利，崔衡，吴华杰，等.汽车用含硫非调质钢中夹杂物的 and Steel Research,1991,3(2):57 研究.钢铁钒钛，2013,33(1)：73)

北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 含量，且随钙含量增加，硫化物的硬度增加，提高了 其抵抗变形的能力． 参 考 文 献 ［1］ Li D Z． Globularzing of sulfide inclusions and its influence on the properties of steel． Journal of Iron and Steel Ｒesearch，1992，4( 2) : 100 ( 李代钟． 钢中硫化物夹杂物球化和对钢性能的影响． 钢铁研 究学报，1992，4( 2) : 100) ［2］ Prckering F B． Someeffects of non-metallic inclusions on the prop￾erties of steels / / Mechanical Working and Steel Processing Confer￾ence． Chicago IIIinois: Iron and Steel Society，1989: 385 ［3］ Masayuki H，Hiroshi H，Hideo K． Development of lead free micro alloyed steel for crank shafts． Nippon Steel Technical Ｒeport，2003， 88( 1) : 76 ［4］ Liu J H，Wu H J，Bao Y P，et al． Evaluation standard of calcium treatment in high grade pipeline steel． J Univ Sci Technol Beijing， 2010，32( 3) : 312 ( 刘建华，吴华杰，包燕平，等． 高级别管线钢钙处理效果评价 标准． 北京科技大学学报，2010，32( 3) : 312) ［5］ Sun Y H，Xiong H H，Wang X S，et al． Metallurgy effect of calcium treatment in high grade pipeline steel． J Univ Sci Technol Beijing， 2011，33( 1) : 176 ( 孙彦辉，熊辉辉，王小松，等． 高级别管线钢钙处理冶金效果 研究． 北京科技大学学报，2011，33( 1) : 176) ［6］ Jiang L Z，Cui K． Thermodynamiccalculation about the modification of Ca-AI-O-Mn-S oxysulfide in free-cutting steel． Journal of Iron and Steel Ｒesearch，1991，3( 2) : 57 ( 江来珠，崔昆． 易切削钢中 Ca--AI--O--Mn--S 系氧硫化物变性 的热力学计算． 钢铁研究学报，1991，3( 2) : 57) ［7］ Jian L，Chen W Q，Meng J X，et al． Sulfide shape control in non quenched and temperedsteel containing sulphur． Iron and Steel， 2006，41( 10) : 75 ( 简龙，陈伟庆，孟金霞，等． 含硫非调质钢中硫化物形态的控 制． 钢铁，2006，41( 10) : 75) ［8］ Li G Z，Jian L，Chen W Q，et al． Effect of Ca-treatment on sulphide inclusions in 0. 048% ～ 0. 065% Smedium-carbon structure steel． Special Steel，2006，27( 3) : 23 ( 李国忠，简龙，陈伟庆，等． 钙处理对含 0. 048% ～ 0. 065% S 中碳结构钢中硫化物的影响． 特殊钢，2006，27( 3) : 23) ［9］ Yuan T，Li G Z，Zhou X H，et al． Effect of Ca-Si treatment on mor￾phology and ingredient of sulfide in free cutting non-quenching￾tempering steel 30MnVS． Special Steel，2009，30( 5) : 39 ( 袁婷，李国忠，周兴海，等． Ca--Si 处理对易切削非调质钢 30MnVS 中硫化物形态和成分的影响． 特殊钢，2009，30 ( 5) : 39) ［10］ Yan G A，Qin Z，Tian Z H，et al． Inclusion morphology control in medium-carbon calcium sulphur free-cutting steel． J UnivSciTech￾nol Beijing，2007，29( 7) : 685 ( 严国安，秦哲，田志红，等． 中碳钙硫易切削钢夹杂物形态控 制． 北京科技大学学报，2007，29( 7) : 685) ［11］ You D L，Cui H，Wu H J，et al． Ｒesearch on inclusions in non￾quenched and tempered sulfur-bearing steel for autos． Tron Steel Vanadium Titanium，2013，33( 1) : 73 ( 尤大利，崔衡，吴华杰，等． 汽车用含硫非调质钢中夹杂物的 研究． 钢铁钒钛，2013，33( 1) : 73) ·234·