钙处理理论与效果
　　根据热力学的推断，在炼钢温度下钢中溶解的铝和硫与CaO发生下列反应：
　　2Al+3S+3CaO→Al2O3+3CaS
　　此反应生成Al2O3和CaS，CaS常围绕着Al2O3而沉淀。从Al2O3相图可知，CaO和Al2O3可以生成各种化合物，生成铝酸钙的标准自由能变化为负值，说明它们的生成是具备条件的。在炼钢温度下生成CaO•6Al2O3，CaO•2Al2O3，12CaO•7Al2O3的可能性更大。其中12CaO•7Al2O3的熔点最低(1415℃)，再加上Ca、Al含量控制得当，几种铝酸盐同时生成，互相降低熔点等，因此在炼钢温度下mCaO•nAl2O3极易成为液体状而排除或以球状存在于钢中。
　　铝酸钙还可以和CaO或Al2O3，MgO•Al2O3等夹杂物相结合，而不同组成的铝酸钙彼此结合的情况虽也存在，但不多见。铝酸钙中可以溶解少量SiO2，已经发现含有5%SiO2的CaO•Al2O3。由于夹杂物的变性，可以改变钢水的流动性和夹杂物对钢水的润湿性，从而可以消除中间包水口堵塞；钢中夹杂物由群簇状变为球状，从而可消除对机械性能的恶劣影响；液态球状易上浮，从而可以改善钢的纯净度。随着金属钙的加入，钢中Al2O3逐渐转变为钙铝酸钙，钙铝酸盐根据相图有不同的结构，不同的钙铝酸盐的顺序为：Al2O3→CaO•6Al2O3→CaO•2Al2O3→CaO•Al2O3→12CaO•7Al2O3→3CaO•Al2O3。其中前两个的熔点均>1700℃，生产中必须加以避免。因此钙处理必须确保向钢中加入足量的钙。
　　在通常的轧制温度下，CaS相的硬度约为钢材基体硬度的2倍，而且CaS相的硬度比MnS相的高，因而热轧时单一组分的CaS相保持球形，可改善钢材的横向冲击韧性；同时，当CaS或铝酸钙对变形MnS夹杂物“滚碾”或“碾断”时，细小的CaS或铝酸钙离散相可作为原条带状MnS夹杂物发生“断点”的诱发因素。此时，塑性好的MnS相既可以对可能出现的尖角形CaS或铝酸钙离散相(“脆断”后的形貌)起到表面润滑作用，减轻对钢材基体的划伤，又可以促使易聚集夹杂物(MnS)弥散分布。
　　钢中硫是易偏析元素，即使通过必要的精炼手段把钢水硫含量控制在较低水平(0.015%以下)，仍会因杂质元素的选分结晶使硫在钢水凝固过程中聚集析出。因此，很难消除钢材中的MnS夹杂物。
　　当钢水中氧含量和硫含量相对比较低时，钢水中的有效钙与残余的硫提前结合成高熔点的硫化钙质点。这些硫化钙质点相当于提前占用了钢中一定比例的残余硫，减弱甚至消除了钢水凝固过程中硫的偏析现象，使钢中一定比例的残余硫以硫化钙质点的形式相对弥散地分布在钢中，并作为结晶形核质点钉扎在钢的基体中，而不是在钢水凝固过程中以MnS的形式聚集析出。因此，可以减小最终析出的MnS夹杂物的尺寸。即使钢水凝固结束时仍有少量MnS集中析出，其基体内还可能复合少量微细颗粒的硫化钙、铝酸钙等高熔点组分。这些高熔点的微细颗粒对随后轧制过程中沿轧制方向发生大变形量的MnS夹杂物起到碾断、分割和剥离的作用，进一步缩小了变形后MnS夹杂物的尺寸，降低了其对钢材性能可能产生的危害程度。
　　但MnS夹杂物改性一般不充分，其原因主要有以下几点：钢水硫含量比较高(最好应脱至0.008%以下)；钢中有效钙含量较少(均在0.0020%左右)，很难使MnS夹杂物充分改性；钢水凝固过程中硫的偏析现象比较严重。
　　从20世纪60年代开始，国内外许多钢厂及研究机构对钙处理过程中钙的脱氧、脱硫及夹杂物变性进行了大量的实验研究，并进行了相应的热力学、动力学分析，研究了钙脱氧、脱硫及夹杂物变性基础、夹杂物成分预测的热力学、钙处理过程的动力学。
　　Z.J. Han研究了钙处理过程的热力学与动力学，钙处理后夹杂物中的三氧化铝含量逐步降低，而氧化钙含量逐步升高。尹华盛研究了钙处理与连铸钢水的可浇性，指出钢中钙含量大于25×10-6时不会导致浇铸性能的恶化，当钢中铝含量为0.03%时不析出CaS，钢中硫含量小于0.015%，并指出钢中Ca/Al应大于0.09，生成不同钙铝酸盐对应的钢中铝含量。
　　张彩军研究了管线钢钙处理过程钢中各元素活度的相互关系，在aAl=0.05%T=1550℃时，与12CaO•7Al2O3相平衡的硫活度为12.64×10-6，当钢中硫大于12.64×10-6钢中将有CaS析出。
　　总的来讲，钙处理可以改变Al2O3与MnS形态，提高钢的综合性能，但是鉴于钙处理过程中热力学过程与动力学过程的复杂性，以及钙的活度系数影响因素很多，溶解钙的检测还存在精度问题，人们对钙处理过程的理解还有很大的局限性，一些模型的计算与预测还与实际相差很大或是不能有效地反映实际钙处理过程的复杂性，因此通过特定生产工艺的现场试验则是了解钙处理过程最为直接而有效的方法。
 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　——本文摘自文献综述