揭示了彈簧鋼全流程中非金屬夾雜物的形貌和成分轉(zhuǎn)變。初始鋼中夾雜物主要為Al₂O₃-SiO₂-MnO-CaO,合金化后夾雜物轉(zhuǎn)變?yōu)镸gO-Al₂O₃。隨著精煉的進(jìn)行,夾雜物逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)锳l₂O₃-MgO-SiO₂-CaO。最終鑄坯中主要夾雜物為Al₂O₃-MgO-SiO₂-CaO,同時有硫化物和氮化物析出。系統(tǒng)地計算了1 873 K下一元脫氧鋼中Al、Si、Mg和Ca與O的熱力學(xué)平衡關(guān)系和二元脫氧鋼中Al-Mg、Al-Si、Si-Mn和Al-Mg-Ca脫氧夾雜物的生成區(qū)域�？蔀閺椈射撁撗踹^程脫氧劑的加入,鋼液中溶解氧含量的控制,以及彈簧鋼中不同夾雜物的生成和控制提供理論指導(dǎo)。 

【文章來源】：煉鋼. 2020,36(03)北大核心

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1 873 K下0.55%C-0.7%Mn-0.7%Cr彈簧鋼中Si-O平衡曲線

當(dāng)w(Mg)達(dá)到24×10-6時,鋼中的w(O)達(dá)到最低值,為5×10-6。彈簧鋼中的鎂脫氧程度沒有在純鐵液中充分,這是由于彈簧鋼中的合金元素影響了熱力學(xué)相互作用系數(shù)導(dǎo)致鎂的活度降低,將導(dǎo)致其脫氧熱力學(xué)能力整體降低。圖5為采用瓦格納(Wagner)熱力學(xué)模型,通過熱力學(xué)平衡常數(shù)和活度相互作用系數(shù)計算得到的Ca-O平衡曲線,對比了在當(dāng)前彈簧鋼的鋼液成分與純鐵中的Ca-O平衡曲線。與Mg-O平衡曲線類似,隨著鋼中溶解鈣含量Ca升高,鋼中O含量先降低后升高。在純鐵中,當(dāng)鋼中w(Ca)達(dá)到20×10-6時,能夠?qū)㈣F液中的氧含量脫到最低值,大約為1.6×10-6。在彈簧鋼中,當(dāng)鋼中w(Ca)=32×10-6時,能夠使鋼液中的O質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最低值,約為6.8×10-6。

應(yīng)用熱力學(xué)軟件Factsage 7.0對彈簧鋼鋼液成分條件下的鋼中鋁脫氧進(jìn)行了熱力學(xué)計算,計算中選擇FactPS、FToxid、FTmisc數(shù)據(jù)庫。圖2為1 873 K下對應(yīng)彈簧鋼中Al-O平衡曲線。在鋼中Al含量很低時,主要夾雜物為SiO2;隨著酸溶鋁含量升高,脫氧產(chǎn)物變?yōu)橐簯B(tài)夾雜物,最后成為Al2O3。此外,隨著Al含量升高,鋼中平衡的O含量先降低后增加,對應(yīng)彈簧鋼鋼液成分下當(dāng)w(Al)=0.0 5%左右時氧含量最低,鋼中平衡的w(O)最低可達(dá)到約4×10-6。在高鋁條件下,彈簧鋼中的溶解氧含量高于純鐵,說明鋼中合金元素降低了鋁的脫氧能力。這主要是因為與純鐵相比,彈簧鋼中的合金元素降低了鋁的活度,導(dǎo)致其脫氧熱力學(xué)能力整體降低。從圖中可以看出無論是純鐵還是彈簧鋼,平衡氧含量都隨鋁含量增加先降低后增加。這是因為KAl2O3=a Al 2 ·a Ο 3 =f Al 2 ·[%Al]2·f Ο 3 ·[%O]3,當(dāng)w(Al)小于0.1 %時,[%Al]起主要作用;當(dāng)w(Al)大于0.2 %時,fAl的作用開始遠(yuǎn)超過[%Al]。表2 圖1中部分夾雜物成分(wB)Table 2 Composition of inclusions in Figure 1% 取樣時間 MgO Al2O3 SiO2 CaO MnO CaS LF加熱12min-1 0 31.9 41.7 11.1 15.3 0 LF加熱12min-2 0 37.9 38.8 9.4 13.9 0 LF加熱12min-3 0 38.5 38.2 9.7 13.6 0 LF加熱12min-4 0 38.7 38.5 8.9 13.9 0 LF合金化-1 6.6 77.7 7.5 6.5 1.7 0 LF合金化-2 7.2 67.5 10.8 12.4 2.1 0 LF合金化-3 16.4 81.7 0 1.9 0 0 LF合金化-4 7.6 52.3 10.9 29.2 0 0 LF出站-1 20.9 72.3 2.5 4.3 0 0 LF出站-2 19.8 72.8 2.8 3 1.6 0 LF出站-3 22.8 63.6 4.7 8.9 0 0 LF出站-4 24.3 62.4 4.9 8.4 0 0 VD真空后-1 12.6 33.1 17.7 36.6 0 0 VD真空后-2 47.5 17.8 12.1 22.6 0 0 VD真空后-3 40.3 24.0 12.1 21.2 0 2.4 VD真空后-4 65.7 10.8 11.1 0.8 0 11.6 VD軟吹后-1 52.4 16.0 11.8 19.8 0 0 VD軟吹后-2 32.9 15.9 10.3 40.9 0 0 VD軟吹后-3 66.7 11.4 4.5 17.4 0 0 VD軟吹后-4 32.1 26.6 12.9 26.6 1.8 0 中間包10min-1 5.8 34.1 13.1 47.0 0 0 中間包10min-2 13.7 38.9 16.6 30.8 0 0 中間包10min-3 9.8 31.5 20.2 38.5 0 0 中間包10min-4 14.5 29.5 20.1 35.9 0 0 中間包40min-1 68.0 12.0 5.7 14.3 0 0 中間包40min-2 10.6 31.3 18.8 39.3 0 0 中間包40min-3 0 35.3 15.8 46.9 0 0 中間包40min-4 11.0 32.1 21.3 35.6 0 0 鑄坯-1 12.0 36.8 17.7 31.3 0 2.2 鑄坯-2 31.4 41.8 8.6 15.1 0 3.1 鑄坯-3 17.2 32.9 18.5 31.4 0 0 鑄坯-4 4.4 19.7 24.8 51.1 0 0

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋼中非金屬夾雜物的相關(guān)基礎(chǔ)研究（Ⅱ）——夾雜物檢測方法及脫氧熱力學(xué)基礎(chǔ)[J]. 張立峰,李燕龍,任英.  鋼鐵. 2013(12)
[2]國內(nèi)外彈簧鋼的生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J]. 洪國華,楊順虎,肖波,周建.  現(xiàn)代冶金. 2009(01)



本文編號：3606234