高硫齿轮钢中非金属夹杂物控制关键技术

含硫齿轮钢中 S 含量通常为 0.015-0.02%，同时为了保证钢水可浇性，生产

过程中采用钙处理。目前是先喂 Ca 线，软吹后再喂入 S 线，由于 CaS 的生成，

导致 Ca 和 S 的损耗大，收得率不稳定。由以上可知，目前制约含硫齿轮钢生产

过程中的主要因素之一是钢中非金属夹杂物，因此，很有必要对含硫齿轮钢生产

过程中洁净度进行控制与提升。

（1）高硫齿轮钢中硫化物控制技术。开展硫化物生成热力学计算，确定不

同钢液成分对钢中硫化物析出种类及析出温度的影响；进行硫化物析出及长大的

相关动力学计算，确定硫化物析出尺寸及析出量随温度、反应物浓度的变化。同

时研究了氧化物和硫化物的联合控制研究，研究总氧含量对硫化物夹杂含量及形

貌的影响，研究不同类型氧化物与钢中析出的硫化物的大小、数量和分布的关系，

确定有利于钢中 MnS 弥散分布的氧化物夹杂种类，实现高硫齿轮钢钢中氧化物和

硫化物的联合控制，降低 A 类夹杂物评级。

（2）高硫齿轮钢精准钙处理改性夹杂物模型。高硫齿轮钢生产时采用 Al

脱氧使得钢中生成大量的以 Al 2 O 3 为主的高熔点夹杂物，为了避免浇注过程水口

结瘤以及减小高熔点 Al 2 O 3 夹杂物在后续轧制过程中对钢材质量的危害，生产过

程中需要进行钙处理将钢中的高熔点夹杂物改性为低熔点的液态夹杂物。然而，

钙的加入量存在一个合适的范围，过多的钙加入形成的大量的 CaS 同样会导致水

口结瘤。本项目基于吉布斯自由能最小的原理，对“高硫齿轮钢-夹杂物”进行

热力学平衡计算，并根据“高硫齿轮钢-夹杂物”反应平衡相图，得到“液态窗

口”的加钙范围，实现了高硫齿轮钢生成过程中的精准钙处理控制。