D0I:10.13374/i.issnl00113.2007.04.00U7 第29卷第4期 北京科技大学学报 Vol.29 No.4 2007年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr,2007 帘线钢Cao Sio2一Al2O一MnO系夹杂物的成分控制 金利玲王海涛许中波王福明 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 摘要利用热力学计算软件FactSage计算出CaO-SiO2一Al2O3一Mn0四元系各成分的活度数据，并通过热力学计算分析了 帘线钢获得良好变形能力的Ca0SiO2一Al203一M0四元系夹杂物生成所需的条件，验证了本文所介绍方法的可行性.指出 为得到塑性区的Ca0Si02一Al20g一Mn0系夹杂物，要控制Ca0Si02一Al203一Mn0四元系夹杂物中Al203为20%，LF精炼炉 中钢液的酸溶铝[41].含量应小于3×10-6，溶解氧含量应在2.0×10-5~6.0×10-5之间 关键词帘线钢：四元系；夹杂物控制：热力学计算；活度 分类号TF703.6 帘线钢的生产对冶炼过程以及工艺具有特殊的 系.本文首次尝试利用热力学计算软件FactSage8] 要求，在拉丝和合股的过程中几乎不允许断丝，而 计算的活度数据直接对Ca0SiO2一Al203一Mn0四 发生断丝最直接的原因是钢中存在硬而不变形的脆 元系进行热力学计算与分析，讨论帘线钢获得良好 性夹杂物[山，像Al203这种既硬又不变形的夹杂物 变形能力夹杂物所需的脱氧和精炼工艺， 是导致拉拔和合股断裂、缩短帘线钢疲劳寿命和降 低疲劳强度的主要原因.Ruddnik研究指出：夹 1用于热力学计算的数据以及活度计 杂物的变形指数v=0.5~1.0时，在钢与夹杂物的 算方法 界面上很少产生形变裂纹；v=0.03~0.5时，经常 计算时选用的钢液化学成分（质量分数）： 产生带有锥形间隙的鱼尾形裂纹；v=0~0.03时， [C]=0.72%,[Si]=0.25%,[Mn]=0.45%, 锥形间隙与热撕裂是常见的.在以往的文献中，绝 [P]=0.001%,[S]=0.001%.元素相互作用系数 大多数都是分别计算Ca0Si02一Al203、Si02一Al203 见表1. Mn0三元系夹杂物的组成与钢液成分的对应关 表11873K时铁液中元素相互作用系数9 Table 1 Interaction parameter at 1873K Al C 0 Mn P Si Cr 0.011 0.091 -6.598 0.0330 0.030 0.0056 0.0120 C 0.043 0.142 -0.340 -0.012 0.0510 0.046 0.078 -0.0240 0 -3.848 -0.436 -0.200 -0.021 0.0700 -0.133 -0.131 -0.0459 Mo -0.070 -0.083 0 0.0035 -0.048 0 0.0039 0.130 0.130 0 0.0620 0.028 0.120 0.035 0.110 -0.270 -0.026 0.2900 -0.029 0.063 Si 0.058 0.180 -0.230 0.002 0.1100 0.056 0.107 -0.0003 Ca0SiO2一Al203一Mn0四元系的活度数据通 Fact-Sage是由两个研究小组Thermfact/CRCT 过热力学计算软件FactSage计算分析得出· Montreal,Canada)GTT-Technologies (Aachen, Germany)共同开发的，它侧重于热力学的应用，且 收稿日期：2006-02-12修回日期：2006-06-13 易于操作，其数据库包括了Si0z一Ca0一AlzO3一 作者简介：金利玲(1981一)，女，硕士研究生：许中波(1957-)，男， 副教授，博士 Cu20 FeO MgO-MnO Na2O-K20-TiO2-Ti203-帘线钢 CaO－SiO2－Al2O3－MnO 系夹杂物的成分控制 金利玲 王海涛 许中波 王福明 北京科技大学冶金与生态工程学院‚北京100083 摘 要 利用热力学计算软件 FactSage 计算出 CaO－SiO2－Al2O3－MnO 四元系各成分的活度数据‚并通过热力学计算分析了 帘线钢获得良好变形能力的 CaO－SiO2－Al2O3－MnO 四元系夹杂物生成所需的条件‚验证了本文所介绍方法的可行性．指出 为得到塑性区的 CaO－SiO2－Al2O3－MnO 系夹杂物‚要控制 CaO－SiO2－Al2O3－MnO 四元系夹杂物中 Al2O3 为20％‚LF 精炼炉 中钢液的酸溶铝［Al］s 含量应小于3×10－6‚溶解氧含量应在2∙0×10－5～6∙0×10－5之间． 关键词 帘线钢；四元系；夹杂物控制；热力学计算；活度 分类号 TF703∙6 收稿日期：20060212 修回日期：20060613 作者简介：金利玲（1981－）‚女‚硕士研究生；许中波（1957－）‚男‚ 副教授‚博士 帘线钢的生产对冶炼过程以及工艺具有特殊的 要求‚在拉丝和合股的过程中几乎不允许断丝．而 发生断丝最直接的原因是钢中存在硬而不变形的脆 性夹杂物［1］‚像 Al2O3 这种既硬又不变形的夹杂物 是导致拉拔和合股断裂、缩短帘线钢疲劳寿命和降 低疲劳强度的主要原因．Ruddnik 研究［2］ 指出：夹 杂物的变形指数 ν＝0∙5～1∙0时‚在钢与夹杂物的 界面上很少产生形变裂纹；ν＝0∙03～0∙5时‚经常 产生带有锥形间隙的鱼尾形裂纹；ν＝0～0∙03时‚ 锥形间隙与热撕裂是常见的．在以往的文献中‚绝 大多数都是分别计算 CaO－SiO2－Al2O3、SiO2－Al2O3 －MnO 三元系夹杂物的组成与钢液成分的对应关 系．本文首次尝试利用热力学计算软件 FactSage ［3］ 计算的活度数据直接对 CaO－SiO2－Al2O3－MnO 四 元系进行热力学计算与分析‚讨论帘线钢获得良好 变形能力夹杂物所需的脱氧和精炼工艺． 1 用于热力学计算的数据以及活度计 算方法 计算时选用的钢液化学成分 （质量分数）： ［C］＝0∙72％‚［ Si ］ ＝0∙25％‚［ Mn ］ ＝0∙45％‚ ［P ］＝0∙001％‚［S ］＝0∙001％．元素相互作用系数 见表1． 表1 1873K 时铁液中元素相互作用系数 e j i ［4］ Table1 Interaction parameter e j i at1873K i j Al C O Mn P S Si Cr Al 0∙011 0∙091 －6∙598 － 0∙0330 0∙030 0∙0056 0∙0120 C 0∙043 0∙142 －0∙340 －0∙012 0∙0510 0∙046 0∙078 －0∙0240 O －3∙848 －0∙436 －0∙200 －0∙021 0∙0700 －0∙133 －0∙131 －0∙0459 Mn － －0∙070 －0∙083 0 0∙0035 －0∙048 0 0∙0039 P － 0∙130 0∙130 0 0∙0620 0∙028 0∙120 － S 0∙035 0∙110 －0∙270 －0∙026 0∙2900 －0∙029 0∙063 － Si 0∙058 0∙180 －0∙230 0∙002 0∙1100 0∙056 0∙107 －0∙0003 CaO－SiO2－Al2O3－MnO 四元系的活度数据通 过 热 力 学 计 算 软 件 FactSage 计 算 分 析 得 出 ． Fact-Sage 是 由 两 个 研 究 小 组 Thermfact／CRCT （Montreal‚Canada）和 GTT－Technologies （Aachen‚ Germany）共同开发的．它侧重于热力学的应用‚且 易于操作‚其数据库包括了 SiO2－CaO－Al2O3－ Cu2O－FeO－MgO－MnO－Na2O－K2O－TiO2－Ti2O3－ 第29卷 第4期 2007年 4月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．4 Apr．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．04．007