帘线钢脱氧过程中非金属夹杂物生成热力学

发布时间：2021-07-26 00:47

　　帘线钢要求良好的拉拔性能,而影响其拉拔性能的主要因素之一是钢中非金属夹杂物。钢中非金属夹杂物的主要来源为钢液的脱氧反应,为了更好地控制帘线钢中非金属夹杂物,必须对其脱氧热力学有深刻认识。然而,目前教科书中纯铁液脱氧热力学不能指导工业生产实践,且当前实际钢液的脱氧热力学没有系统化,需要进行深入研究。对帘线钢成分条件下的脱氧热力学进行了计算,并与纯铁液条件下的脱氧平衡曲线进行了对比分析,发现帘线钢成分条件和纯铁液条件下的脱氧平衡曲线差异明显。由于帘线钢实际生产过程中不可避免地存在多种合金元素,相比于纯铁液条件,帘线钢成分条件下的脱氧平衡曲线能够更加准确地指导帘线钢实际生产过程中的脱氧和非金属夹杂物的控制。 

【文章来源】：炼钢. 2020,36(04)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

1 600℃时帘线钢成分和纯铁液条件下的Si-O平衡曲线[36]

图2为计算得到的1 600℃时纯铁液和帘线钢成分条件下的Mn-O平衡曲线[36]。同样由于[Al]含量的存在，在w(Mn)<0.3%时，帘线钢中平衡的[O]主要受[Al]控制而基本不变。w(Mn)>0.3%时，随着[Mn]含量的增加钢中平衡的[O]逐渐降低，此时生成液相夹杂物，这是因为此时钢中[O]含量受帘线钢中的[Si]和[Mn]的共同作用。而纯铁中由于不含[Al]和[Si]，与[Mn]平衡的[O]含量要显著高于帘线钢成分条件下的含量。图3为计算得到的1 600℃时纯铁液和帘线钢成分条件下的Al-O平衡曲线[36]。由于帘线钢中[Si]和[Mn]的存在，当w(Al)<5×10-6时，生成Al2O3-Si O2-Mn O液相夹杂。当w(Al)>5×10-6时，生成Al2O3。且随着钢中[Al]含量的增加，平衡的[O]含量降低，直至w(Al)增加到0.5%，此时平衡的w(O)≈4.5×10-6。此后，随着[Al]含量的增加，[O]反而增加。对比于纯铁条件，当钢中w(Al)<0.06%时，帘线钢成分下平衡的[O]含量更低。

图3为计算得到的1 600℃时纯铁液和帘线钢成分条件下的Al-O平衡曲线[36]。由于帘线钢中[Si]和[Mn]的存在，当w(Al)<5×10-6时，生成Al2O3-Si O2-Mn O液相夹杂。当w(Al)>5×10-6时，生成Al2O3。且随着钢中[Al]含量的增加，平衡的[O]含量降低，直至w(Al)增加到0.5%，此时平衡的w(O)≈4.5×10-6。此后，随着[Al]含量的增加，[O]反而增加。对比于纯铁条件，当钢中w(Al)<0.06%时，帘线钢成分下平衡的[O]含量更低。图4为计算得到的1 600℃时纯铁液和帘线钢成分条件下的Ca-O平衡曲线[36]。可知，纯铁液和帘线钢中[O]含量都随[Ca]含量的增加而先减小后增加，但整体上纯铁中的平衡[O]含量要低于帘线钢，且[O]含量能够达到的最低值不同。纯铁液中w(O)最低可达约0.5×10-6，此时w(Ca)≈10.5×10-6;而帘线钢中w(O)最低为9×10-6左右，且达到最低[O]的w(Ca)要明显高于纯铁液中，达50×10-6。但当钢中w(Ca)>300×10-6以后，帘线钢和纯铁中的平衡[O]含量差别不大。

【参考文献】：
期刊论文
[1]关于钢洁净度指数的讨论[J]. 张立峰.  炼钢. 2019(03)
[2]帘线钢轧制和拉拔过程中夹杂物变形能力的研究[J]. 刘铁牛,杨文,张立峰,郭长波.  炼钢. 2018(02)
[3]钢中非金属夹杂物的相关基础研究（Ⅱ）——夹杂物检测方法及脱氧热力学基础[J]. 张立峰,李燕龙,任英.  钢铁. 2013(12)



本文编号：3303103