增刊1 田冬东等：Ca0-Al,0,SiO2Mg0渣系精炼行为的热力学预测 ·127· 伴随着治金工业技术的不断提高，夹杂物的控 1 Ca0-Al203-Si02-Mg0四元系夹杂物 制已经成为洁净钢生产的必要手段之一，而且控制 钢中夹杂物形态是冶金工艺过程控制的一项重要目 低熔点区域的控制 标口.非金属夹杂物几乎全部来源于治炼过程中的 由于四元系相图的绘制十分困难，所以需要固 脱氧反应回.采用不同的脱氧剂会产生出不同的非 定其中一种成分的质量分数，进而做出其余三种成 金属夹杂物.在精炼过程中，钢中夹杂物的类型主 分的三元相图，并对其中低熔点区域(<1400℃)进 要由所配渣系决定，且精炼后的夹杂物成分与精炼 行研究比较.张博等因己经谈论过Si02一A山，0，一 终渣的成分基本一致，配制低熔点精炼渣不仅有利 CaO-Mg0四元系中各组元对低熔点区域面积的影 于钢种夹杂物的上浮，对熔渣流动性也有很大的好 响，而低熔点区域是分为两个部分的，其只是将其统 处.在实际生产过程中，钢中的夹杂物除了少量的 一的归结为一个，而精炼渣系是不可能同时出现在 MnS外，绝大部分是Ca0-Si02-Al,03-Mn0、Ca0- 两个区域的，所以本文在其研究的基础上，充分考虑 Si02-A1,0,-Mg0类四元及四元以上夹杂物.以 了两个低熔点区域的特征，以及各低熔点区域对临 前的研究人员己经分别讨论了Ca0-Si02一A1,03一 氢钢12Cr2MolR的适用性. Mn0和CaO-SiO2-Al2O3-Mg0四元系夹杂物低熔 1.1Mg0对夹杂物低熔点区域的影响 点区域的控制范围4.本研究中发现Ca0-Si0,一 绘制出不同Mg0质量分数时其余成分的相图， A1,0,Mg0四元系夹杂物1400℃低熔点区域可分 并得出低熔点区域面积随MgO的质量分数的变化 为低碱度和高碱度两个区域，并采用热力学软件 图，如图1.图2为Mg0在四元系中质量分数为5% FactSage对其低熔点区进行讨论研究. 和10%时的三元相图.为了便于比较，低熔点两个 对于大部分钢种，硫都属于有害元素，它会影响 区域分别命名为区域1和区域2，区域1指Si0,较 钢材的延展性和韧性，导致氢致裂纹因.渣系的脱 高的低熔点区域，区域2指SiO,较低的区域. 硫能力可以用其硫容量表示.对于硫容量的计算， 20 @区域2 四区域1 己经开发出了很多的模型，常用的有光学碱度模型 16 和KTH模型.李京社等m的研究说明KTH模型对 于硫容量的计算较为准确，具有很好的实用性，因此 12 本文中采用KTH模型来计算渣系的硫容量. Ca0-AL,03-Si02-Mg0四元系夹杂物1400℃ 低熔点区域的选择需要根据钢种的具体要求来确 定.本文中以临氢钢12C2MolR为例，从其对钢液 成分的特殊要求着手，结合热力学软件FactSage,.对 10 15 20 w(Mg0)/% 其具体适用的精炼渣系低熔点区域进行了研究 图1低熔点区所占面积比例随Mg0的质量分数的变化 讨论. Fig.I Changes of low melting area proportion with the mass fraction of Mgo Sio (a) (b) 0.94 0.9 01 0.1 0.8 0.2 0.8 0.2 区域 0.7 0.3 0.7 0.3 0.6 0.4 0.6 0.4 0.54 0.5 0.5/ 0.5 0.4/ 0.6 0.4 0.6 0.3 0.7 0.3 区域1 0.7 0.2 区域2 08 0.2 0.8 0.1 0.9 0.1 0.9 Ca00.90.80.70.60.50.40.30.201AL,0 Ca00.90.8070.60.50.40.30201Al,03 图2Mg0的质量分数为5%(a)和10%(b)时Ca0-A山，03Si02-Mg0体系1400℃液相线投影图 Fig.2 Liquidus projection maps of the Ca0-Al203-$i02-Mgo system at 1400 C when the mass fraction of Mgo is 5%(a)and 10%(b)增刊 1 田冬东等: CaO--Al2O3--SiO2--MgO 渣系精炼行为的热力学预测 伴随着冶金工业技术的不断提高，夹杂物的控 制已经成为洁净钢生产的必要手段之一，而且控制 钢中夹杂物形态是冶金工艺过程控制的一项重要目 标［1］． 非金属夹杂物几乎全部来源于冶炼过程中的 脱氧反应［2］． 采用不同的脱氧剂会产生出不同的非 金属夹杂物． 在精炼过程中，钢中夹杂物的类型主 要由所配渣系决定，且精炼后的夹杂物成分与精炼 终渣的成分基本一致，配制低熔点精炼渣不仅有利 于钢种夹杂物的上浮，对熔渣流动性也有很大的好 处． 在实际生产过程中，钢中的夹杂物除了少量的 MnS 外，绝大部分是 CaO--SiO2--A12O3--MnO、CaO-- SiO2--A12O3--MgO 类四元及四元以上夹杂物［3］． 以 前的研究人员已经分别讨论了 CaO--SiO2--A12O3-- MnO 和 CaO--SiO2--A12O3--MgO 四元系夹杂物低熔 点区域的控制范围［4--5］． 本研究中发现 CaO--SiO2-- A12O3--MgO 四元系夹杂物 1400 ℃ 低熔点区域可分 为低碱度和高碱度两个区域，并采用热力学软件 FactSage 对其低熔点区进行讨论研究． 图 2 MgO 的质量分数为 5% ( a) 和 10% ( b) 时 CaO--Al2O3 --SiO2 --MgO 体系 1400 ℃液相线投影图 Fig． 2 Liquidus projection maps of the CaO-Al2O3 -SiO2 -MgO system at 1400 ℃ when the mass fraction of MgO is 5% ( a) and 10% ( b) 对于大部分钢种，硫都属于有害元素，它会影响 钢材的延展性和韧性，导致氢致裂纹［6］． 渣系的脱 硫能力可以用其硫容量表示． 对于硫容量的计算， 已经开发出了很多的模型，常用的有光学碱度模型 和 KTH 模型． 李京社等［7］的研究说明 KTH 模型对 于硫容量的计算较为准确，具有很好的实用性，因此 本文中采用 KTH 模型来计算渣系的硫容量． CaO--Al2O3--SiO2--MgO 四元系夹杂物 1400 ℃ 低熔点区域的选择需要根据钢种的具体要求来确 定． 本文中以临氢钢 12Cr2Mo1Ｒ 为例，从其对钢液 成分的特殊要求着手，结合热力学软件 FactSage，对 其具体适用的精炼渣系低熔点区域进行了研究 讨论． 1 CaO--Al2O3--SiO2--MgO 四元系夹杂物 低熔点区域的控制 由于四元系相图的绘制十分困难，所以需要固 定其中一种成分的质量分数，进而做出其余三种成 分的三元相图，并对其中低熔点区域( ＜ 1400 ℃ ) 进 行研究比较． 张博等［5］ 已 经 谈 论 过 SiO2--Al2O3-- CaO--MgO 四元系中各组元对低熔点区域面积的影 响，而低熔点区域是分为两个部分的，其只是将其统 一的归结为一个，而精炼渣系是不可能同时出现在 两个区域的，所以本文在其研究的基础上，充分考虑 了两个低熔点区域的特征，以及各低熔点区域对临 氢钢 12Cr2Mo1Ｒ 的适用性． 1. 1 MgO 对夹杂物低熔点区域的影响 绘制出不同 MgO 质量分数时其余成分的相图， 并得出低熔点区域面积随 MgO 的质量分数的变化 图，如图 1． 图 2 为 MgO 在四元系中质量分数为 5% 和 10% 时的三元相图． 为了便于比较，低熔点两个 区域分别命名为区域 1 和区域 2，区域 1 指 SiO2 较 高的低熔点区域，区域 2 指 SiO2 较低的区域． 图 1 低熔点区所占面积比例随 MgO 的质量分数的变化 Fig． 1 Changes of low melting area proportion with the mass fraction of MgO ·127·