高帅等：F钢铸坯厚度方向夹杂物分布及洁净度评估 199· (a) (b) 内弧1/81/4 3/8123/81/41/8外弧 厚度方向相应位置 图7F钢铸坯厚度方向夹杂物类型和尺寸变化分布图.()不同类型夹杂物尺寸分布：(b)夹杂物尺寸分布图：(c)氧化夹杂物的面积占比分布 图：(d)TN的面积占比分布图 Fig.7 Type and size changes and distribution of inclusions in the thickness direction of the IF slab:(a)the type and size changes and distribution of different inclusions,(b)size changes of the inclusion,(c)density distribution of oxide inclusions,(d)density distribution of TiN 从图中可以看出在外弧表面1/8处出现红色区域， Ts=1536-344[%C]-183.5[%S]- 124.5[%P-6.8[%Mn]-12.3[%Si1- 表明该区域TN的析出量仅次于铸坯中心，由夹 4.1[%A1]-1.4[%Cr]-4.3[%Ni1 杂物自动扫描的统计结果可知，外弧表面1/8处 (4) TiN析出数量为127个，仅次于中心的156个，可 根据以上两式以及钢的化学成分，分别计算 以看出铸坯凝固过程中TN的析出集中在铸坯中 出T=1534℃、T、=1531℃ 心以及外弧表面1/8处 钢液凝固过程中TiN、TiS以及MnS析出的热 2.4铸还凝固析出物的热力学计算 力学方程1见表5 为了研究铸坯凝固过程中的析出物(TN、 TiS、MnS等)，首先需要计算出钢的液相线以及固 表5不同析出反应的标准吉布斯自由能 相线温度，本文采用Choudhary和Ghosh!)7的方法 Table 5 Standard Gibbs free energies for different precipitates 来预测超低碳钢液、固相线温度（分别用T,Ts表 序号 反应式 标准吉布斯自由能/小mol) 示)，具体计算见式(3)、(4)： ⑦ [Ti]+[N]-TiN(s) △G9=-291000+107.91T △G9=-153000+77T T1=1536-83[%C-31.5[%S]-32[%P]- ② [Ti]+[S]=TiS(s) ③ [Mn]+[S]=MnS(s) △G9=-177650+99.45T 5[%Mn+%Cu]-7.8[%Si]- (3) 3.6[%A]-1.5[%Cr]-2[%Mo]- 由于F钢中各元素含量较低，并且温度变化 4[%Ni1-18[%T]-2[%V] 对钢液中各元素之间的活度相互作用系数影响较从图中可以看出在外弧表面 1/8 处出现红色区域， 表明该区域 TiN 的析出量仅次于铸坯中心，由夹 杂物自动扫描的统计结果可知，外弧表面 1/8 处 TiN 析出数量为 127 个，仅次于中心的 156 个，可 以看出铸坯凝固过程中 TiN 的析出集中在铸坯中 心以及外弧表面 1/8 处. 2.4    铸坯凝固析出物的热力学计算 为了研究铸坯凝固过程中的析出物 （ TiN、 TiS、MnS 等），首先需要计算出钢的液相线以及固 相线温度，本文采用 Choudhary 和 Ghosh[17] 的方法 来预测超低碳钢液、固相线温度（分别用 TL，TS 表 示），具体计算见式（3）、（4）： TL = 1536−83[%C] −31.5[%S]−32[%P]− 5[%Mn+ %Cu]−7.8[%Si]− 3.6[%Al]−1.5[%Cr]−2[%Mo]− 4[%Ni]−18[%Ti]−2[%V] （3） TS = 1536−344[%C] −183.5[%S]− 124.5[%P]−6.8[%Mn]−12.3[%Si]− 4.1[%Al]−1.4[%Cr]−4.3[%Ni] （4） 根据以上两式以及钢的化学成分，分别计算 出 TL=1534 ℃、TS=1531 ℃. 钢液凝固过程中 TiN、TiS 以及 MnS 析出的热 力学方程[18] 见表 5. 由于 IF 钢中各元素含量较低，并且温度变化 对钢液中各元素之间的活度相互作用系数影响较 表 5    不同析出反应的标准吉布斯自由能 Table 5    Standard Gibbs free energies for different precipitates 序号 反应式 标准吉布斯自由能/(J·mol−1) ① [Ti]+[N]=TiN(s) ∆G ⊖=−291000+107.91T ② [Ti]+[S]=TiS(s) ∆G ⊖=−153000+77T ③ [Mn]+[S]=MnS(s) ∆G ⊖=−177650+99.45T (a) (b) >20 10～20 5～10 2～5 1～2 Al2O3 (c) (d) 内弧 1/8 1/4 3/8 1/2 3/8 1/4 1/8 外弧 厚度方向相应位置 夹杂物 尺寸/μｍ >20 10～20 5～10 2～5 1～2 夹杂物 尺寸/μｍ 0 1.0～1.5 1.5～2.0 2.0～3.0 3.0～4.0 4.0～4.5 4.5～5.0 5.0～5.5 5.5～7.0 氧化夹杂 物面积分 数/10−3 0 1.0～1.5 1.5～2.0 2.0～3.0 3.0～4.0 4.0～4.5 4.5～5.0 5.0～5.5 5.5～7.0 TiN夹杂 物面积分 数/10−3 Others MnS TiN Al-O-Ti-N Al-O-Ti 图 7    IF 钢铸坯厚度方向夹杂物类型和尺寸变化分布图. （a） 不同类型夹杂物尺寸分布；（b） 夹杂物尺寸分布图；（c） 氧化夹杂物的面积占比分布 图；（d） TiN 的面积占比分布图 Fig.7    Type and size changes and distribution of inclusions in the thickness direction of the IF slab: (a) the type and size changes and distribution of different inclusions; (b) size changes of the inclusion; (c) density distribution of oxide inclusions; (d) density distribution of TiN 高    帅等： IF 钢铸坯厚度方向夹杂物分布及洁净度评估 · 199 ·