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］＝CO‚ΔG 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·