Vol.31 Suppl.I 曾新光:轴承钢中N夹杂物析出的控制 .147. 3[Ti]含量的控制 合并式(8)和(9)式: [Ti]+2C0=2[C]+Ti02S) 3.1初炼炉终点[Ti]的控制 △G°=-631299+301.35 T (Jmol1k-1) 冶炼的不同阶段钢液成分见表4所示,初炼炉 (10) 钢液中的Tⅰ主要是通过氧化去除,在氧化后期,钢 当反应达到平衡时,取aro,=1、Pco=1: 液中的氧主要是由[C]控制,因此,[C]氧化的程度 决定了[Ti]的氧化程度. 1g(f[%c]/fm:[%Ti])=32971/T-15.74 钢液中有关反应平衡式如下可: (11) [C]+[0]=C0,△G°=-22210-38.37T 当钢液为初炼炉毕成分和温度时: (J-mol 1k1) (8) 取aro,=1,由表4及表5计算得fc=1.11、 [Ti]+2[0]=Ti02s), f=0.67,带入式(11)得: △G=-675719+224.61T(Jmol-1k-1) [%c]/[%Ti]=97 (12) (9) 式(12)的关系如图4所示. 表4不同阶段钢液成分(质量分数)和温度 钢液成分/% 冶炼阶段 温度/℃ C Si Mn Cr P 心 A制 Ti 初炼炉熔毕 0.3 0.05 0.1 0.20 0.025 0.05 0 0.0037 1560 LF炉初期 0.95 0.20 0.30 1.45 0.012 0.04 0.00050.0010 1580 表51873K时钢液中元素相互作用系数4][] d C Si Mn Cr AI Ti 0.14 0.08 -0.012 -0.024 0.051 0.046 0.043 一 Al 0.091 0.0056 0.012 0.025 0.05 0.03 0.045 0.004 Ti -0.64 0.065 -0.0043 0.055 -0.064 -0.11 0.004 0.013 18 铝和氧反应平衡式如下6: 16 2[AI]+3[0]=Al203S)' 12 △G°=-1202070+386.29T(Jmol-1k-1) (13) 8 合并式(9)和(13)得: 4[A1]+3Ti02(S)=3[Ti]+2Al203S), △G=-376984+98.75T(Jmol-1k-1) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 (14) [cV% 当反应达到平衡时,取ar0,=1、a,0=1: 图41560℃时初炼炉熔毕钢液[CTi]关系 lg(f[%Ti]3/fA[%A1])=19689/T-5.16 图4表明,当[Ti]、[C]含量在曲线下方时,[Ti] (15) 不会被氧化,因此要使[T]降到较低值,必须将[C] 当钢液为LF炉初期成分和温度时: 降到很低, 由表4和5计算得fm:=0.3、f=1.35,带入 3.2F炉初期Ti]的控制 式(15)得: 铝的脱氧能力大于钛,虽然初炼炉出钢过程只 [%Ti]/[%A]3-113 (16) 采用低Ti、低AI合金进行合金化,但是,由于合金 式(16)的关系如图5所示. 质量的影响,其中仍含有一定的铝,因此,在LF炉 图5表明,当[Ti]、[Al]含量在曲线下方时, 初期钢液中将发生A1和Ti的竞争氧化反应,此时, [T]不会氧化,结合表4可知,LF炉初期铁合金带 钢液中的Ti能否被氧化,取决于钢液中A1的行为 入钢液中的钛不会发生氧化,治炼过程[T]含量的3 [Ti]含量的控制 3∙1 初炼炉终点[Ti]的控制 冶炼的不同阶段钢液成分见表4所示.初炼炉 钢液中的 Ti 主要是通过氧化去除在氧化后期钢 液中的氧主要是由[C ]控制因此[C ]氧化的程度 决定了[Ti]的氧化程度. 钢液中有关反应平衡式如下[5—6]: [C]+[O]=COΔG 0=—22210—38∙37T (J·mol —1·k —1) (8) [Ti]+2[O]=TiO2(S) ΔG 0=—675719+224∙61T (J·mol —1·k —1) (9) 合并式(8)和(9)式: [Ti]+2CO=2[C]+TiO2(S) ΔG 0=—631299+301∙35T (J·mol —1·k —1) (10) 当反应达到平衡时取 aTiO2=1、PCO=1: lg( f 2 C [%C] 2/f Ti [%Ti])=32971/T—15∙74 (11) 当钢液为初炼炉毕成分和温度时: 取 aTiO2=1由表4及表5计算得 f C=1∙11、 f Ti=0∙67带入式(11)得: [%C] 2/[%Ti]=97 (12) 式(12)的关系如图4所示. 表4 不同阶段钢液成分(质量分数)和温度 冶炼阶段 钢液成分/% C Si Mn Cr P S Al Ti 温度/℃ 初炼炉熔毕 0∙3 0∙05 0∙1 0∙20 0∙025 0∙05 0 0∙0037 1560 LF 炉初期 0∙95 0∙20 0∙30 1∙45 0∙012 0∙04 0∙0005 0∙0010 1580 表5 1873K 时钢液中元素相互作用系数 e j i [3] [6—14] e j i C Si Mn Cr P S Al Ti C 0∙14 0∙08 —0∙012 —0∙024 0∙051 0∙046 0∙043 — Al 0∙091 0∙0056 0∙012 0∙025 0∙05 0∙03 0∙045 0∙004 Ti —0∙64 0∙065 —0∙0043 0∙055 —0∙064 —0∙11 0∙004 0∙013 图4 1560℃时初炼炉熔毕钢液[C ]—[Ti]关系 图4表明当[Ti]、[C]含量在曲线下方时[Ti] 不会被氧化因此要使[Ti]降到较低值必须将[C ] 降到很低. 3∙2 LF 炉初期[Ti]的控制 铝的脱氧能力大于钛虽然初炼炉出钢过程只 采用低 Ti、低 Al 合金进行合金化但是由于合金 质量的影响其中仍含有一定的铝因此在 LF 炉 初期钢液中将发生 Al 和 Ti 的竞争氧化反应此时 钢液中的 Ti 能否被氧化取决于钢液中 Al 的行为. 铝和氧反应平衡式如下[6]: 2[Al]+3[O]=Al2O3(S) ΔG 0=—1202070+386∙29T (J·mol —1·k —1) (13) 合并式(9)和(13)得: 4[Al]+3TiO2(S)=3[Ti]+2Al2O3(S) ΔG 0=—376984+98∙75T (J·mol —1·k —1) (14) 当反应达到平衡时取 aTiO2=1、aAl2 O3=1: lg( f 3 Ti [%Ti] 3/f 4 Al [%Al] 4)=19689/T—5∙16 (15) 当钢液为 LF 炉初期成分和温度时: 由表4和5计算得 f Ti=0∙3、f Al=1∙35带入 式(15)得: [%Ti]/[%Al] 4/3=113 (16) 式(16)的关系如图5所示. 图5表明当 [Ti]、[Al ] 含量在曲线下方时 [Ti]不会氧化结合表4可知LF 炉初期铁合金带 入钢液中的钛不会发生氧化.冶炼过程[Ti]含量的 Vol.31Suppl.1 曾新光: 轴承钢中 TiN 夹杂物析出的控制 ·147·