D0I:10.13374/i.issnl00103.2009.s1.008 第31卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.31 Suppl.1 2009年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2009 含0.065%Ti的高强度低合金钢中夹杂物 余健)李晶)李光强)傅杰) 肖爱达)王建峰)齐达) 1)北京科技大学冶金与生态工程学院,北京1000832)武汉科技大学钢铁治金及资源利用省部共建重点实验室,武汉430081 摘要本文用扫描电镜分析了钛质量分数为0.065%的高强度低合金钢在钙处理后铸坯和板材中夹杂物的形貌和大小:用 EDS探针分析了夹杂物的成分.结果表明钛质量分数为0.065%的高强度低合金钢的夹杂物绝大部分为Ca0一Al203一Ti0,一 CS系夹杂物,并有少量的TiN,统计表明钢液钙处理效果良好.最后通过热力学计算分析了钢中TiN,CS夹杂物的析出规 律 关键词夹杂物:钛:硫化钙:氮化钛 Inclusions in HSLA steel containing 0.065%Ti YU Jian).LI Jing).LI Guang"qiang?).FU Jie).XIAO Ai-da2).WANG Jian-feng2),QI Da) 1)School of Metallurgical and Ecological engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China 2)Key Laboratory Ferrous Metallurgy and Resources Utilization of Ministry of Education.Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430081,China ABSTRACI The morphology and sizes of inclusions after liquid steel Ca treatment,in the slab and in the plate were researched by SEM for high strength and low alloy (HSLA)steel containing 0.065%Ti.The composition of inclusions was studied by EDS.The results show that most of inclusions in the slab and plate are CaOAl203 TiO,CaS inclusions,and few of them are TiN inclusions The inclusions have been modified well by Ca treatment.The precipitations of TiN and Cas have been analyzed by thermodynamic calculation. KEY WORDS inclusion:Ti:CaS:TiN Ti为较活泼的金属元素,与氧的结合能力比铝 BOF LF一CSP,BOF工序脱碳、脱硫、脱磷;LF脱 弱,比硅和锰强,Ti的加入会导致钢中生成大量含 氧、深脱硫、喂Ti线加Ti、喂钙线钙处理, Ti的氧化物,Ti的氧化物会存在于渣和夹杂物中, 在冶炼流程中采用系统取样方法取金相样,取 改变渣和夹杂物的成分和性质。为了消除有害元素 样位置为:(1)LF精炼喂钙线后:(2)铸坯厚度中心 N对钢的影响,常常用Ti来固定钢中的N,Ti易与 部位;(③)板材上全厚度,铸坯和板材上金相样均选 N在凝固过程中生成TN夹杂物,但如果钢中Ti 取横切面,经过砂纸粗磨后抛光,通过SEM观察夹 含量或N含量过高,在钢液中也会生成TN,目前 杂物数量、大小及形貌,EDS分析夹杂物成分, 对不锈钢等特殊钢含Ti夹杂物研究较多,而对含 HSLA钢板材成分、钙处理后钢液及铸坯成分见表 Ti的HSLA钢研究的较少,本文从实验和热力学理 1.冶炼流程钢中全氧和氮含量变化见图1, 论两方面分析了[Ti]质量分数为0.065%的高强度 由图1可知,钙处理后钢中T[0]为0.0041%, 低合金(HSLA)钢在精炼、铸坯及轧后试样中夹杂 在中间包过程中升高到约0.0052%,最后铸坯中 物行为 T.0为0.0038%:钢中N含量在精炼和连铸过程中波 动不大,钙处理时钢液中[N]质量分数为0.0052%, 1 实验条件 在铸坯及钢板上为0.0050%,钢液连铸过程中氨含 CSP流程生产Ti微合金化HSLA钢的流程为: 量基本没有变化,表明连铸过程中有效防止了钢液 收稿日期:2008-09-23 作者简介:余健(1981一),男,博士研究生,E-mail:bookbox@yahoo.cn
含0∙065%Ti 的高强度低合金钢中夹杂物 余 健1) 李 晶1) 李光强2) 傅 杰1) 肖爱达2) 王建峰2) 齐 达1) 1) 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 2) 武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建重点实验室武汉430081 摘 要 本文用扫描电镜分析了钛质量分数为0∙065%的高强度低合金钢在钙处理后铸坯和板材中夹杂物的形貌和大小;用 EDS 探针分析了夹杂物的成分.结果表明钛质量分数为0∙065%的高强度低合金钢的夹杂物绝大部分为 CaO-Al2O3-TiOx- CaS 系夹杂物并有少量的 TiN统计表明钢液钙处理效果良好.最后通过热力学计算分析了钢中 TiN、CaS 夹杂物的析出规 律. 关键词 夹杂物;钛;硫化钙;氮化钛 Inclusions in HSLA steel containing0∙065%Ti Y U Jian 1)LI Jing 1)LI Guang-qiang 2)FU Jie 1)XIA O A-i da 2)W A NG Jian-feng 2)QI Da 1) 1) School of Metallurgical and Ecological engineeringUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China 2) Key Laboratory Ferrous Metallurgy and Resources Utilization of Ministry of EducationWuhan University of Science and TechnologyWuhan 430081China ABSTRACT T he morphology and sizes of inclusions after liquid steel Ca treatmentin the slab and in the plate were researched by SEM for high strength and low alloy (HSLA) steel containing0∙065%Ti.T he composition of inclusions was studied by EDS.T he results show that most of inclusions in the slab and plate are CaO-Al2O3-TiOx-CaS inclusionsand few of them are TiN inclusions. T he inclusions have been modified well by Ca treatment.T he precipitations of TiN and CaS have been analyzed by thermodynamic calculation. KEY WORDS inclusion;Ti;CaS;TiN 收稿日期:2008-09-23 作者简介:余健(1981-)男博士研究生E-mail:bookbox@yahoo.cn Ti 为较活泼的金属元素与氧的结合能力比铝 弱比硅和锰强Ti 的加入会导致钢中生成大量含 Ti 的氧化物.Ti 的氧化物会存在于渣和夹杂物中 改变渣和夹杂物的成分和性质.为了消除有害元素 N 对钢的影响常常用 Ti 来固定钢中的 N.Ti 易与 N 在凝固过程中生成 TiN 夹杂物但如果钢中 Ti 含量或 N 含量过高在钢液中也会生成 TiN.目前 对不锈钢等特殊钢含 Ti 夹杂物研究较多而对含 Ti 的 HSLA 钢研究的较少本文从实验和热力学理 论两方面分析了[Ti]质量分数为0∙065%的高强度 低合金(HSLA)钢在精炼、铸坯及轧后试样中夹杂 物行为. 1 实验条件 CSP 流程生产 Ti 微合金化 HSLA 钢的流程为: BOF-LF-CSP.BOF 工序脱碳、脱硫、脱磷;LF 脱 氧、深脱硫、喂 Ti 线加 Ti、喂钙线钙处理. 在冶炼流程中采用系统取样方法取金相样.取 样位置为:(1)LF 精炼喂钙线后;(2)铸坯厚度中心 部位;(3)板材上全厚度.铸坯和板材上金相样均选 取横切面经过砂纸粗磨后抛光通过 SEM 观察夹 杂物数量、大小及形貌EDS 分析夹杂物成分. HSLA 钢板材成分、钙处理后钢液及铸坯成分见表 1.冶炼流程钢中全氧和氮含量变化见图1. 由图1可知钙处理后钢中 T [O]为0∙0041% 在中间包过程中升高到约0∙0052%最后铸坯中 T.O 为0∙0038%;钢中 N 含量在精炼和连铸过程中波 动不大钙处理时钢液中[N]质量分数为0∙0052% 在铸坯及钢板上为0∙0050%钢液连铸过程中氮含 量基本没有变化表明连铸过程中有效防止了钢液 第31卷 增刊1 2009年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol.31Suppl.1 Dec.2009 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2009.s1.008
Vol.31 Suppl.I 余健等:含0.065%Ti的高强度低合金钢中夹杂物 .155, 的二次氧化 表1HSLA钢钙处理后、铸坯及板材成分(质量分数) 号 取样位置 C Si Mn P Ti Nb Ca w Al 钙处理后 0.043 0.253 1.38 0.009 0.003 0.0746 0.059 0.0046 0.0052 0.0294 铸坯 0.039 0.271 1.34 0.008 0.003 0.0706 0.062 0.003 0.0050 0.0254 板材 0.039 0.273 1.33 0.013 0.003 0.065 0.06 0.0028 0.0256 0.010- 2夹杂物分析结果 一TO 0.008 N 0.006 2.1精炼钙处理后夹杂物 004 精炼钙处理后夹杂物形貌见图2,由图2可知, 0.002 钙处理后的夹杂物为球形或近似球形,统计分析夹 合金化后钙处理后中间包 结品器 杂物的尺寸分布图见图3,由图3可知,钢中夹杂物 主要集中在3~5m,这类大小的夹杂物占夹杂物 图1钢中T0和氮质量分数变化 总数的50%左右,尺寸为5m以下的夹杂物占夹 (a) (b) 5 um 5 um 2 um 图2钙处理后典型夹杂物形貌图 60 杂物总数的85.4%.表2为图2中夹杂物中各元素 52.1% 的摩尔分数, 40 钙处理后典型的、普遍的夹杂物均为复合夹杂 25.0% 物,主要为Ca0Al203Ti0.系夹杂物,它们中的一 14.6% 部分含有Mg0,CaS,Si0z和MnO.统计40个视场 8.3% 中的117个夹杂物中,含有Mg0的夹杂物占所观察 1-2.5 3-5 5 到的夹杂物的比例为50.0%,CaS、Si02、Mn0的比 夹杂物尺寸m 例分别为64.0%、39.7%和1.7% 图3钙处理后钢中夹杂物尺寸分布图 表2图2中夹杂物的成分(摩尔分数) % 图2 0 Mg Si Al Ca Ti Fe (a) 47.34 2.86 22.06 22.22 0.83 4.69 (b) 43.61 2.91 21.71 14.31 3.7 13.77 (c) 33.29 1.53 12.76 32.73 2.29 17.40 2.2铸坯和板材中的夹杂物 5为铸坯中夹杂物尺寸分布图,由图5可知,铸坯中 (1)铸坯中的夹杂物 61.1%的夹杂物尺寸小于1m,小于5m的夹杂物 图4为铸坯中典型夹杂物形貌,由图4可知,在 占比例为91.7%.表3为图4中夹杂物各元素的摩 钢液凝固后铸坯中的夹杂物主要为球形夹杂物,图 尔分数
的二次氧化. 表1 HSLA 钢钙处理后、铸坯及板材成分(质量分数) % 取样位置 C Si Mn P S Ti Nb Ca N Al 钙处理后 0∙043 0∙253 1∙38 0∙009 0∙003 0∙0746 0∙059 0∙0046 0∙0052 0∙0294 铸坯 0∙039 0∙271 1∙34 0∙008 0∙003 0∙0706 0∙062 0∙003 0∙0050 0∙0254 板材 0∙039 0∙273 1∙33 0∙013 0∙003 0∙065 0∙06 0∙0028 - 0∙0256 图1 钢中 TO 和氮质量分数变化 2 夹杂物分析结果 2∙1 精炼钙处理后夹杂物 精炼钙处理后夹杂物形貌见图2由图2可知 钙处理后的夹杂物为球形或近似球形.统计分析夹 杂物的尺寸分布图见图3由图3可知钢中夹杂物 主要集中在3~5μm这类大小的夹杂物占夹杂物 总数的50%左右尺寸为5μm 以下的夹杂物占夹 图2 钙处理后典型夹杂物形貌图 图3 钙处理后钢中夹杂物尺寸分布图 杂物总数的85∙4%.表2为图2中夹杂物中各元素 的摩尔分数. 钙处理后典型的、普遍的夹杂物均为复合夹杂 物主要为 CaO-Al2O3-TiOx 系夹杂物它们中的一 部分含有 MgO、CaS、SiO2 和 MnO.统计40个视场 中的117个夹杂物中含有 MgO 的夹杂物占所观察 到的夹杂物的比例为50∙0%CaS、SiO2、MnO 的比 例分别为64∙0%、39∙7%和1∙7%. 表2 图2中夹杂物的成分(摩尔分数) % 图2 O Mg Si Al Ca Ti S Fe (a) 47∙34 2∙86 - 22∙06 22∙22 0∙83 - 4∙69 (b) 43∙61 2∙91 - 21∙71 14∙31 3∙7 - 13∙77 (c) 33∙29 - 1∙53 12∙76 32∙73 2∙29 17∙40 - 2∙2 铸坯和板材中的夹杂物 (1) 铸坯中的夹杂物 图4为铸坯中典型夹杂物形貌由图4可知在 钢液凝固后铸坯中的夹杂物主要为球形夹杂物图 5为铸坯中夹杂物尺寸分布图由图5可知铸坯中 61∙1%的夹杂物尺寸小于1μm小于5μm 的夹杂物 占比例为91∙7%.表3为图4中夹杂物各元素的摩 尔分数. Vol.31Suppl.1 余 健等: 含0∙065%Ti 的高强度低合金钢中夹杂物 ·155·
,156 北京科技大学学报 2009年增刊1 (a) (b) 5μm 5山m 5 um 图4铸坯中典型夹杂物形貌图 表3图4中夹杂物成分(摩尔分数) % 图4 0 Mg Al Si Ca Ti Fe (a) 43.97 1.31 22.02 0.96 1.19 16.35 2.46 11.73 (b) 35.83 20.87 0.93 1.83 11.82 2.8 25.92 (c) 21.83 7.75 29.19 38.36 0.26 2.61 80 夹杂物占全部观察的夹杂物比例分别为81.3%, 61.1% 37.5%,62.5%和6.3%,大部分夹杂物中含有CaS, 相比精炼钙处理后含CS的夹杂物比例提高. 40 (2)板材中的夹杂物 25.0% 20 板材中典型夹杂物形貌见图6,由图6可知,板 5.6% 83% 材中的夹杂物有方形的TN夹杂物,在铸坯中为球 1-2.5 35 >5 形的低熔点夹杂物,在轧制过程中变形为不规则形 夹杂物尺寸m 状的夹杂物,图7为板材中夹杂物尺寸分布图,由 图5铸坯中夹杂物尺寸分布 图7可知板材中有54.5%的夹杂物尺寸小于1m, 铸坯中典型夹杂物主要以Ca0一Al203Ti0x一 97%的夹杂物尺寸小于5m,表4为图6中的夹杂 CaS系为基础复合了MgO、SiO2、MnO的夹杂物,统 物各元素的摩尔分数,夹杂物类型和铸坯中夹杂物 计观察到的夹杂物中,含有CaS、Mg0,SiOz、Mn0的 相同,为Ca0一Al203一Ti0,CaS系夹杂物 (a) (©) 5山m 5 um 5m 图6板材中典型夹杂物形貌图 表4图6中夹杂物的成分(摩尔分数) % 图6 N Mg Si 0 Al Ca Ti Mn Fe (a) 36.97 0.00 0.54 1.30 0.00 58.01 3.15 (b) 0.8 43.07 15.62 6.85 15.27 12.4 5.98 (c) 1.84 0.79 23.14 19.44 0.31
图4 铸坯中典型夹杂物形貌图 表3 图4中夹杂物成分(摩尔分数) % 图4 O Mg Al Si S Ca Ti Fe (a) 43∙97 1∙31 22∙02 0∙96 1∙19 16∙35 2∙46 11∙73 (b) 35∙83 - 20∙87 0∙93 1∙83 11∙82 2∙8 25∙92 (c) 21∙83 - 7∙75 - 29∙19 38∙36 0∙26 2∙61 图5 铸坯中夹杂物尺寸分布 铸坯中典型夹杂物主要以 CaO-Al2O3-TiOx- CaS 系为基础复合了 MgO、SiO2、MnO 的夹杂物统 计观察到的夹杂物中含有 CaS、MgO、SiO2、MnO 的 夹杂物占全部观察的夹杂物比例分别为81∙3% 37∙5%62∙5%和6∙3%大部分夹杂物中含有 CaS 相比精炼钙处理后含 CaS 的夹杂物比例提高. (2)板材中的夹杂物 板材中典型夹杂物形貌见图6由图6可知板 材中的夹杂物有方形的 TiN 夹杂物.在铸坯中为球 形的低熔点夹杂物在轧制过程中变形为不规则形 状的夹杂物.图7为板材中夹杂物尺寸分布图由 图7可知板材中有54∙5%的夹杂物尺寸小于1μm 97%的夹杂物尺寸小于5μm.表4为图6中的夹杂 物各元素的摩尔分数夹杂物类型和铸坯中夹杂物 相同为 CaO-Al2O3-TiOx-CaS 系夹杂物. 图6 板材中典型夹杂物形貌图 表4 图6中夹杂物的成分(摩尔分数) % 图6 N Mg Si O Al S Ca Ti Mn Fe (a) 36∙97 - - 0∙00 0∙54 1∙30 0∙00 58∙04 3∙15 - (b) - - 0∙8 43∙07 15∙62 6∙85 15∙27 12∙4 - 5∙98 (c) - 1∙84 0∙79 - 23∙14 - 19∙44 0∙31 - - ·156· 北 京 科 技 大 学 学 报 2009年 增刊1
Vol.31 Suppl.1 余健等:含0.065%Ti的高强度低合金钢中夹杂物 .157. 601 54.5% SiO2Ca0一Al203系相图中标出位置后见图9,由 图9可知,钢液钙处理后钢中的夹杂物大都集中在 40 相图中C12A7和C3A附近的低熔点区域,钙处理有 24.2% 效地实现了氧化铝夹杂物的变性, 20 18.2% 0x1.00 3.0% 1-2.5 35 >5 0.25 夹杂物尺寸μm 0.75 图7板材中夹杂物的尺寸分布 0.50. O!S)m 0.50 3分析与讨论 0.75 0.25 3.1钢中氮化钛夹杂物生成 1.00 ■ 根据方程(1)计算凝固时钢中TN夹杂物的 Cao 0 0.25 C,A0.50CA,0.75 1.00Al03 析出 (AL,O.) Ti十N=TiN(s) (1) 图9钙处理后夹杂物成分在Si02℃a0一Alz03三元系相图中的 K-.ariL-exp -326267+122.5T [1] 位置 aTi ON -RT 钙铝酸盐有一定硫容量,以低熔点区域的钙铝 式中,K为平衡常数:rN为TiN活度;a:为Ti活 酸盐成分为依据计算夹杂物中CS生成条件,此时 度;a为N活度;R为理想气体常数;T为温度, 液态钙铝酸盐为C3A十C12A7,根据式(2)可计算硫 计算条件如下: 化钙的生成条件 (1)Ti平衡分配系数为0,4,N平衡分配系数为 0.322]; 3(Ca0)ie+3[S]+2[Al]=3CaS+(Al203)ime(2) (2)连铸过程中Ti的质量分数为0.0746%,钢 K= c2as·(A,03)ie 中N的质量分数为0.0052%; Qca0icc听fAs (③)通过文献[3]中相互作用系数计算得钢中 -879760+298.73T[4] exp 一RT Ti活度系数为0.98,钢中N活度系数为0.91 计算条件如下: 由方程(1)得生成TiN时,凝固分率和钢中氨 含量的关系见图8,由图8可知,钢中氮为0.0052% (1)钢中铝的质量分数为0.0294%,硫的质量 分数为0.0030% 时,凝固分率达到0.42时,钢中开始析出TiN,所以 (2)通过文献[3]中的元素相互作用系数计算得 虽然在铸坯中没有观察到TN夹杂物,但铸坯中已 钢中铝的活度系数为0.956,硫的活度系数为 经有TiN夹杂物生成, 0.487.在文献[5]中查得生成C3A时,Ca0活度为 0.012 1;Al203活度为0.0065;生成C12A时Ca0活度为 0.010 0.43;A203活度为0.037. 最0.008 (3)温度下降会促进硫化钙的析出,通过文 TiN 0.006 献[6]中的液相线温度计算公式计算得钢液液相线 三0.004 温度为1792K, 0.002 (4)钢中可能的液态钙铝酸盐为C3A和 0.2 0.4 0.60.8 C12A7. 凝固率, 由式(2)计算得夹杂物为C12A7时,钢中不析出 图8生成TN时凝固分率和平衡氮含量的关系 硫化钙的条件为硫质量分数小于0.0077%;夹杂物 为C3A时,钢中不析出硫化钙的条件为硫质量分数小 3.2钢中硫化钙夹杂物生成 于0.0019%.而实际钢中硫的质量分数为0.0030%, 把夹杂物中的SiOz、Ca0十Mg0、Alz03在 因此在液相线温度附近,在夹杂物中含有C3A的条
图7 板材中夹杂物的尺寸分布 3 分析与讨论 3∙1 钢中氮化钛夹杂物生成 根据方程(1)计算凝固时钢中 TiN 夹杂物的 析出. Ti+N=TiN(s) (1) K= αTiN αTiαN =exp -326267+122∙5T - RT [1] . 式中K 为平衡常数;αTiN为 TiN 活度;αTi为 Ti 活 度;αN 为 N 活度;R 为理想气体常数;T 为温度. 计算条件如下: (1)Ti 平衡分配系数为0∙4N 平衡分配系数为 0∙32[2]; (2)连铸过程中 Ti 的质量分数为0∙0746%钢 中 N 的质量分数为0∙0052%; (3)通过文献[3]中相互作用系数计算得钢中 Ti 活度系数为0∙98钢中 N 活度系数为0∙91. 由方程(1)得生成 TiN 时凝固分率和钢中氮 含量的关系见图8由图8可知钢中氮为0∙0052% 时凝固分率达到0∙42时钢中开始析出 TiN所以 虽然在铸坯中没有观察到 TiN 夹杂物但铸坯中已 经有 TiN 夹杂物生成. 图8 生成 TiN 时凝固分率和平衡氮含量的关系 3∙2 钢中硫化钙夹杂物生成 把夹 杂 物 中 的 SiO2、CaO + MgO、Al2O3 在 SiO2-CaO-Al2O3 系相图中标出位置后见图9由 图9可知钢液钙处理后钢中的夹杂物大都集中在 相图中 C12A7 和 C3A 附近的低熔点区域钙处理有 效地实现了氧化铝夹杂物的变性. 图9 钙处理后夹杂物成分在 SiO2-CaO-Al2O3 三元系相图中的 位置 钙铝酸盐有一定硫容量以低熔点区域的钙铝 酸盐成分为依据计算夹杂物中 CaS 生成条件此时 液态钙铝酸盐为 C3A+C12A7根据式(2)可计算硫 化钙的生成条件. 3(CaO)inc+3[S ]+2[Al]=3CaS+(Al2O3)inc (2) K= α3 CaS·α(Al2 O3 )inc α3 (CaO)inc·α2 [Al]α3 [S ] = exp -879760+298∙73T - RT [4] . 计算条件如下: (1)钢中铝的质量分数为0∙0294%硫的质量 分数为0∙0030%. (2)通过文献[3]中的元素相互作用系数计算得 钢中 铝 的 活 度 系 数 为 0∙956硫 的 活 度 系 数 为 0∙487.在文献[5]中查得生成 C3A 时CaO 活度为 1;Al2O3 活度为0∙0065;生成 C12A 时 CaO 活度为 0∙43;Al2O3 活度为0∙037. (3) 温度下降会促进硫化钙的析出通过文 献[6]中的液相线温度计算公式计算得钢液液相线 温度为1792K. (4) 钢 中 可 能 的 液 态 钙 铝 酸 盐 为 C3A 和 C12A7 [5]. 由式(2)计算得夹杂物为 C12A7 时钢中不析出 硫化钙的条件为硫质量分数小于0∙0077%;夹杂物 为C3A 时钢中不析出硫化钙的条件为硫质量分数小 于0∙0019%.而实际钢中硫的质量分数为0∙0030% 因此在液相线温度附近在夹杂物中含有 C3A 的条 Vol.31Suppl.1 余 健等: 含0∙065%Ti 的高强度低合金钢中夹杂物 ·157·
.158 北京科技大学学报 2009年增刊1 件下,钢中硫化钙会在夹杂物中析出 Precipitates during Solidification and Mechanism of Its Effect 从精炼到连铸过程温度下降,钢中的CS在液 on As-cast Macrostructure in Low Carbon Steel Dissertation ] 态夹杂物中富集析出,因此铸坯和板材中的夹杂物 Beijing:Iron and Steel Research Institute,2003 (王明林.低碳钢凝固过程含钛析出物的析出行为及其对凝固 主要是CaO Ti0.一Al203CaS系夹杂物. 组织影响的机理研究[学位论文]·北京:钢铁研究总院,2003) 4结论 [2]Ma Z T,Janke D.Characteristics of oxide precipitation and growth during solidification of deoxidized steel.ISJ Int.1998. (1)[Ti]质量分数为0.065%的HSLA钢中,除 38(1):46 了少量TiN夹杂物,其他夹杂物中全都含有Ca0, [3]Huang X G.Principle of Ferrous Metallurgy.Beijing:Metallur- 绝大多数夹杂物中含有钛氧化物; gy industry press.1997:250 (2)[Ti]质量分数为0.065%、[N]为0.0052% (黄希话.钢铁治金原理.北京:冶金工业出版社,1997:250) 时,液态钢中不存在TN夹杂物,表明在凝固分率 [4]Holappa L,Hamalainen M,Liukkonen M et al.Thermodynamic 达到0.42时,钢中开始析出TiN; examination of inclusion modification and precipitation from calci- (③)氧化铝夹杂物变性良好,变性后的钙铝酸盐 um treatment to solidified stee Ironmaking steelmaking.2003. 30(2):111 夹杂物大部分在C2A7和C3A附近的低熔点区 [5]Gong J.Thermodynamic analysis of calcium treatment on liquid 域内; steel.Steelmaking.2003.19(3):56 (4)钙处理后的夹杂物为Ca0一Al203一Ti0x系 (龚坚,钢液钙处理的热力学分析.炼钢,2003,19(3):56) 夹杂物,部分夹杂物中含有CaS,从精炼到铸坯试 [6]Cheng E P.calculate method and empirical formula of melt point 样,含CS的夹杂物的比例增加,夹杂物转变为 in ferrous-based,nickel-based and cobalt-based alloy.Special Ca0一Al203一Ti0xCaS系夹杂物. Sel,1992,13(2):25 参考文献 (陈恩普,铁基、镍基、钴基合金熔点计算方法和经验公式,特 [1]Wang ML.Research on the Precipitation Behavior of Ti-bearing 殊钢,1992,13(2):25)
件下钢中硫化钙会在夹杂物中析出. 从精炼到连铸过程温度下降钢中的 CaS 在液 态夹杂物中富集析出因此铸坯和板材中的夹杂物 主要是 CaO-TiOx-Al2O3-CaS 系夹杂物. 4 结论 (1)[Ti]质量分数为0∙065%的 HSLA 钢中除 了少量 TiN 夹杂物其他夹杂物中全都含有 CaO 绝大多数夹杂物中含有钛氧化物; (2)[Ti]质量分数为0∙065%、[N ]为0∙0052% 时液态钢中不存在 TiN 夹杂物表明在凝固分率 达到0∙42时钢中开始析出 TiN; (3)氧化铝夹杂物变性良好变性后的钙铝酸盐 夹杂物大部分在 C12A7 和 C3A 附近的低熔点区 域内; (4)钙处理后的夹杂物为 CaO-Al2O3-TiOx 系 夹杂物部分夹杂物中含有 CaS从精炼到铸坯试 样含 CaS 的夹杂物的比例增加夹杂物转变为 CaO-Al2O3-TiOx-CaS 系夹杂物. 参 考 文 献 [1] Wang M L.Research on the Precipitation Behavior of Ti-bearing Precipitates during Solidification and Mechanism of Its Ef fect on As-cast Macrostructure in Low Carbon Steel [Dissertation ]. Beijing:Iron and Steel Research Institute2003 (王明林.低碳钢凝固过程含钛析出物的析出行为及其对凝固 组织影响的机理研究[学位论文].北京:钢铁研究总院2003) [2] Ma Z TJanke D.Characteristics of oxide precipitation and growth during solidification of deoxidized steel.ISIJ Int1998 38(1):46 [3] Huang X G.Principle of Ferrous Metallurgy.Beijing:Metallurgy industry press1997:250 (黄希诂.钢铁冶金原理.北京:冶金工业出版社1997:250) [4] Holappa LHämäläinen MLiukkonen M et al.Thermodynamic examination of inclusion modification and precipitation from calcium treatment to solidified steel.Ironmaking steelmaking2003 30(2):111 [5] Gong J.Thermodynamic analysis of calcium treatment on liquid steel.Steelmaking200319(3):56 (龚坚.钢液钙处理的热力学分析.炼钢200319(3):56) [6] Cheng E P.calculate method and empirical formula of melt point in ferrous-basednicke-l based and cobalt-based alloy. Special Steel199213(2):25 (陈恩普.铁基、镍基、钴基合金熔点计算方法和经验公式.特 殊钢199213(2):25) ·158· 北 京 科 技 大 学 学 报 2009年 增刊1