高帅等：F钢铸坯厚度方向夹杂物分布及洁净度评估 197· (a) 7 (b) 内弧1/81/43/8123/81/41/8外弧 内弧1/81/43/81/23/81/41/8外弧 厚度方向相应位置 厚度方向相应位置 图5F钢铸坯厚度方向TN分布统计.(a)数量密度，(b)面积分数 Fig.5 Distribution of TiN in the thickness direction of the IF slab:(a)number density;(b)areal density 国+A0,g=A0,T0,O+A (1) 为钢液中A-O-Ti反应生成涉及的化学反应式以 及标准生成吉布斯自由能，表4为1873K下钢液 2[Al]+TiOx+3[O]=Al2O3TiOx (2) 中相关元素的相互作用系数，通过热力学计算得 对铸坯中夹杂物进行形貌观察和成分检测， 出当钢液中[T1>0.07%时，T,05就可以在液相夹 具体见图6和表2，铸坯中A1203主要集中在内外 杂物中存在，因此当钢液中加入TFe70时，会在其 弧1/4处，A12O3-TiO的形成主要是因为钢液中的 周围生成Al,O3-TiO,夹杂物.TN类夹杂物是在 Ti聚集在Al2O3周围，Al2O3由外到内逐步被还 钢液凝固过程析出，从内外弧表层到铸坯中心逐 原，纯的A1O3随着反应的进行逐渐减小，最终形 渐增加，A1O,-TN类夹杂物主要集中在距内外弧 成成分均匀的T-A-0类夹杂物，此类夹杂物在 表面14处B12-1 内外弧表面分布较多，具体反应见式(1)、(2).表3 从图6中可以看出，铸坯中的各类夹杂物尺寸 (a) (b) (d) 10m (e) 8 um 1 (m) n 4 um 4μm 4 um 4 um 图6铸坯中不同形貌的夹杂物.(ad)A2O3:(e-h)Al2O3-TiO:(i)-(I)A2OTN:(m-p)TN Fig.6 Morphologies of different inclusions in the slab:(a-d)Al,O;(e-h)Al,O:-TiO,(i-1)AlO:-TiN;(m-p)TiN[Ti]+ 5 3 Al2O3(s) = Al2O3 ·TiO2(s)+ 4 3 [Al] （1） 2[Al]+TiOx +3[O] = Al2O3 ·TiOx （2） 对铸坯中夹杂物进行形貌观察和成分检测， 具体见图 6 和表 2，铸坯中 Al2O3 主要集中在内外 弧 1/4 处，Al2O3−TiOx 的形成主要是因为钢液中的 Ti 聚集在 Al2O3 周围 ， Al2O3 由外到内逐步被还 原，纯的 Al2O3 随着反应的进行逐渐减小，最终形 成成分均匀的 Ti−Al−O 类夹杂物，此类夹杂物在 内外弧表面分布较多，具体反应见式（1）、（2）. 表 3 为钢液中 Al−O−Ti 反应生成涉及的化学反应式以 及标准生成吉布斯自由能，表 4 为 1873 K 下钢液 中相关元素的相互作用系数，通过热力学计算得 出当钢液中 [Ti] > 0.07% 时，Ti3O5 就可以在液相夹 杂物中存在，因此当钢液中加入 TiFe70 时，会在其 周围生成 Al2O3−TiOx 夹杂物. TiN 类夹杂物是在 钢液凝固过程析出，从内外弧表层到铸坯中心逐 渐增加，Al2O3−TiN 类夹杂物主要集中在距内外弧 表面 1/4 处[3, 12−14] . 从图 6 中可以看出，铸坯中的各类夹杂物尺寸 内弧 1/8 (a) 1/4 3/8 1/2 3/8 1/4 1/8 外弧 0 1 2 3 4 5 1 2 3 4 6 5 数量密度/μm−2 厚度方向相应位置 内弧 1/8 (b) 1/4 3/8 1/2 3/8 1/4 1/8 外弧 7 面积分数/10−3 厚度方向相应位置 图 5    IF 钢铸坯厚度方向 TiN 分布统计. （a） 数量密度; （b） 面积分数 Fig.5    Distribution of TiN in the thickness direction of the IF slab: (a) number density; (b) areal density 10 μm (a) 10 μm (b) 10 μm (c) 10 μm (d) 8 μm (e) 8 μm (f) 8 μm (g) 8 μm (h) 6 μm (i) 6 μm 6 μm 6 μm (j) (k) (l) 4 μm 4 μm 4 μm 4 μm (m) (n) (o) (p) 图 6    铸坯中不同形貌的夹杂物. （a~d） Al2O3；（e~h） Al2O3 -TiOx；（i）~（l） Al2O3 -TiN；（m~p） TiN Fig.6    Morphologies of different inclusions in the slab: (a‒d) Al2O3 ; (e‒h) Al2O3 -TiOx ; (i‒l) Al2O3 -TiN; (m‒p) TiN 高    帅等： IF 钢铸坯厚度方向夹杂物分布及洁净度评估 · 197 ·