爐外精煉用粉劑

當鋼中Ca/Al>0．14時可形成鋁酸鹽夾雜物，並可改善鋼水的流動性。 熱力學計算表明，向Si、Al脫氧的鋼水中，噴入CaO基粉劑，鋼水中Si、Al的脫氧能力會因CaO存在而提高。 石灰基粉劑中配加一定數量熔劑CaF2和還原劑CaSi或Al粉，會軟化CaS表層，提高石灰脫硫和脫氧能力。

爐外精煉用粉劑(seconciary refining Rowders)
爐外精煉，特別是噴射冶金和鋼包噴粉法所用的主要材料之一。精煉用粉劑有金屬型粉劑：CaSi，Mg，B，Al，CaC2，CaCN，CaCl2，CaSiBa，CaSiBaAl，CaSiMn，SiZr，稀土金屬(RE)等；非金屬型粉劑：CaO，S，CaO-CaF2，CaO-A12O3，CaO-CaF2-A12O3等；混合型粉劑(金屬型與非金屬型混合)：CaO-CaF2-CaSi，Ca-Mg，CaO-Al、CaO-CaC2，CaO-CaF2-CaC2，CaO-CaF2-CaSiBa等。精煉粉劑可以製成直接以噴粉形式加入鋼液，也可用鐵皮包覆做成芯線以餵線形式加入。精煉劑直接加入鋼水內部，能防止氧化，反應面積大，反應速度快，反應路徑長，可以充分發揮作用，獲得較高的收得率。若同時採用氣體攪拌，更能為反應生成物的聚合和上浮創造有利條件。Ca-Si粉劑、稀土芯線、石灰基粉劑、預熔型合成渣粉劑以及白渣基粉劑是最常用的幾種。
Ca-Si粉劑 它的化學成分為Ca29%～35%，Si57%～62%，(Ca+Si)85%～90%；Al1．5%～2．0%，C0．35%～0．60%，S0．02%～0．04%，P0．025%～0．04%。使用粒度為0．05～1．0mm，(平均粒度為0．3～0．4mm)體積密度為1．3～1．4g/cm3，真密度為1．5～2．5g/cm3，流動性為4．5～7s/50g。CaSi粉通過噴粉或餵線加入鋼水中，在高溫下發生分解反應，產生的Ca與鋼水中溶解的硫和氧進行反應。由於Ca與硫和氧有很大的親和力：aSaCa=1．7×10-7；
磷的脫除率與工藝條件、鋼水性質、頂渣情況及材料用量有關，一般可達50%～80%。
鋼包噴吹CaSi粉後，由於載氣的作用，鋼水與粉劑激烈攪動混合，溶於鋼中的鈣與氧反應生成CaO，並與鋼中Al2O3反應生成低熔點鋁酸鹽夾雜。這種低熔點夾雜物容易聚合而上浮到渣中，從而提高鋼的清潔度。當鋼中Ca/Al>0．14時可形成鋁酸鹽夾雜物，並可改善鋼水的流動性。當鋼中Ca/S>0．3時，可使鋼中部分條狀MnS夾雜轉變為球形CaS或(CaMn)S夾雜，當Ca/S>1．25時鋼中MnS夾雜完全變為球形的CaS夾雜。噴吹CaSi粉顯著地降低硫化物夾雜和氧化物夾雜，特別是MnS和Al2O3夾雜，並使鋼中夾雜由條帶狀和點串狀變為彌散細球狀顆粒分布於鋼的基體中，其主要類型是CaS-AlO-O-型夾雜，內部相為鋁酸鹽，外部相為CaS。此類夾雜物加工時，不易變形。(見鈣處理技術)經噴吹CaSi粉精煉後，鋼的塑性、韌性、熱脆性均得到改善，其中低溫衝擊韌性的改善尤為突出，鋼的橫向、Z向性能也得以顯著改善，減小了鋼材各向異性。CaSi粉價格高且會使鋼增矽值得注意。
稀土芯線 稀土合金用鐵皮包覆做成的芯線，用餵線機加入鋼水中。實際上任何粉劑均可做成芯線。餵線設備簡單，價格便宜，占地面積小，易於操作，餵線較噴粉收得率高且穩定，無煙塵污染，不產生噴濺和二次氧化，但脫硫效果不如噴粉。芯線斷面為矩形，也可做成圓形；尺寸可以有較大的變化。餵線速度為0～150m/min，有單線和雙線餵入方法。
稀土元素沸點高，不易蒸發，便於利用，密度大，便於加入、稀土元素與鐵可完全互溶，與鋼中有害元素Pb、Sn、Bi、As、P等生成穩定高熔點化合物，從而改善鋼的熱加工性能。同時，稀土元素與氧和硫有較大的親和力，生成穩定的高熔點化合物RE2O3，RE2O2S和RES等。脫硫率20%～25%，脫氧率25%～30%，RE回收率50%～60%。加入稀土後，鋼中穩定夾雜物總量及Al2O3、SiO2、MnO等均降低，主要生成RE2O2S夾雜物。當鋼中硫含量0．015%～0．025%時，應控制鋼中稀土合金與硫含量的比例(RE/S)，以RE/S=1．8～2．5為宜。此時，條狀MnS夾雜消失，夾雜物呈球狀，彌散分布，顆粒尺寸很小，軋制時不易變形，鋼材的冷彎和低溫衝擊性能得到顯著提高。但加入過量RE，則會產生夾雜物聚集，使鋼的性能降低。
石灰基粉劑 噴吹石灰基粉劑價格便宜，不影響鋼的化學成分，使用安全，並可獲得CaSi相近的效果。石灰基粉劑的化學成分為CaO90%～94%，SiO21．5%～2．5%，MgO0．5%～1．0%，Al2O30．5%～1．5%，FeO0．14%～0．21%，P<0．02%，S<0．005%，H2O<0．5%，灼減<0．5%。石灰基粉劑的使用粒度0．05～1．0mm，(平均粒徑0．3～0．5mm)體積密度0．80～0．87g/cm3，反應活性280～400HClmL，流動性4～10s/50g。採用低熔點物質鈍化的石灰粉劑，其流動性得到顯著的改善，同時不僅可保證石灰的活性，還防止吸潮。石灰基粉劑經常配加熔劑(如CaF2一般含量為3%～5%)和還原劑(CaSi或Al粉1%～3%)使用。
噴吹石灰基粉劑的主要作用是脫硫和脫氧。熱力學計算表明，向Si、Al脫氧的鋼水中，噴入CaO基粉劑，鋼水中Si、Al的脫氧能力會因CaO存在而提高。根據脫氧反應的一般式：m[E]+n[O]=(EmOn)
式中[E]為脫氧元素；EmOn為脫氧產物；aEmOn為脫氧產物的活度；其他條件不變，降低脫氧產物的活度，就能減少鋼中與脫氧劑相平衡的氧，因而提高脫氧劑的脫氧能力。同時因鋼水中Si和Al的存在，而能有效的脫硫。CaO的脫氧反應方程：
脫除非金屬夾雜物是CaO基粉劑的另一重要作用。當CaO基粉劑噴入Al脫氧的鋼水後：按下列反應與一次脫氧產物結合：
同樣也還產生得到3CaO・Al2O3和CaO・Al2O3的反應但以12CaO・7Al2O3自由能負值最大，熔點最低，即形成12CaO・7Al2O3可能性最大。在鋼水溫度下，脫氧產物聚合而排除，得到清潔的鋼。石灰基粉劑中配加一定數量熔劑CaF2和還原劑CaSi或Al粉，會軟化CaS表層，提高石灰脫硫和脫氧能力。
預熔型合成渣粉劑 將精煉用材粉按預定成分混合後，在碳襯電爐中熔化，然後製成的粉劑。合成渣主要有3種，其成分分別為CaO70%，CaF30%；CaO53%～55%，Al2O343%～45%和CaO48%～56%，Al2O312%～18%，SiO215%～20%。這種粉劑具有良好的反應性，較好脫硫、脫氧和脫夾雜效果，流動性好而不易吸潮。但製作工藝複雜、價格貴，使用推廣受到限制。
白渣基粉劑用電爐廢白渣為基本原料，經過混合(加滷水)、制粒、乾燥、合成等工序製成，其使用粒度為0．1～1．0mm，(平均粒徑為0．381mm)流動性小於15s/50g，白渣中的硫經乾燥過程脫出，其反應為CaS+MgCl2+H2O=H2S+CaCl2+MgO。粉劑中硫含量很低，白渣鹼度很高，再加入熔劑和還原劑、具有很強的脫硫(50%～80%)、脫氧(60%～80%)和脫夾雜(70%～80%)能力。夾雜物變少、變小而分散，使鋼的性能得以改善。粉劑中配加的鹵化物在鋼水中分解，有脫氫作用，其反應為
2[H]+{Cl2}=2{HCl}
粉劑中配加的還原劑，具有脫氮功能：
2[N]+3(TiO2)+4(Al)=3(TiN)+2(Al2O3)
[N]+[Al]=(A/N)