第9期 隋亚飞等：IF钢中含Ti夹杂物的衍变规律 ·1179· 钛氧化物的小颗粒.分析结果显示结晶器钢液夹杂 A山，0，小颗粒（表4），随着凝固的进行和元素的偏 物中的钛氧化物含量要远低于中间包钢液夹杂物中 析，TN开始在小颗粒Al,O,表面长大，同时小颗粒 钛氧化物的含量 Al,0,彼此之间相互碰撞、吸附长大，最终形成较大 图5给出了IF钢不同冶炼阶段AI-Ti复合夹 尺寸的A1203夹杂物. 杂物中A/Ti质量比.从RH加铝后到结晶器，复合 深人分析Ti-F钢铸坯中含钛夹杂物，图6给 夹杂物中A/Ti质量比呈先降低后升高的趋势，且 出了IF钢铸坯中典型TN-Al,O,复合夹杂物扫描 结晶器夹杂物中A/T质量比远高于前几个阶段. 电子显微镜-能谱分析结果.发现TN-Al,O,复合 符合关于式(7)、(9)和(11)所做的热力学分析.由 夹杂物为多层包覆结构，A山，0，颗粒是核心，外层是 于钢液中[0]含量降低，钢中[AI]与已经存在的钛 TN,在Al,0,和TN中间存在过渡层（图6，位置 氧化物夹杂反应生成A120,导致钢液夹杂物中 2),其成分为钛铝氧化物.能谱成分分析表明，钛铝 A1,03含量增加，钛氧化物含量减少至较低水平（质 氧化物是AL2Ti0,图7显示，Al2T0,是Al20,与 量分数小于4%) TO,二元系可能形成的唯一化合物形式.说明TiN 14 不是直接在A,O,上形核长大，而是钢液中[T]、 [A1]和[0]元素先在Al20,表面按式(19)生成 12 A2TiO,然后TiN夹杂在AL2TiO,表面上形核长大. 10 2[A1]+[Ti]+5[0]=Al2Ti0,(s).(19) 8 Ti-F钢铸坯中非金属夹杂物主要为大尺寸 6 AL20,颗粒和TiN-Al2TiO5-AL,0,复合夹杂物.在 4F 钢液凝固过程中，由于钢液温度降低和元素偏析的 2 原因，[A1]、[T]和[0]元素先在Al20,小颗粒表面 0 反应生成一层Al2Ti0,然后TN在Al2TiO,表面形 RH加铝后 RH破真空中间包 结品器 核长大，最终形成TiN-Al2T0,-Al,0,复合夹杂物. 1F钢冶炼阶段 3.3控制F钢中含钛夹杂物的建议 图5IF钢不同冶炼阶段A-Ti复合夹杂物中AVTi质盘比 通过上述分析，Ti-IF钢铸坯中含钛夹杂物主 Fig.5 Al/Ti mass ratio of the Al-Ti complex at different IF steel- making stages 要是TiN-Al2Ti0,~Al,0,复合夹杂物.可以通过减 少夹杂物含量和夹杂物变性两种方式控制钢中夹杂 在Ti-IF钢冶炼过程钢中，含钛夹杂物的衍变 物.但是，减少T-F钢中含钛夹杂物比较困难.因 规律与热力学分析结果一致.冶炼过程中含钛夹杂 为减少Ti-IF钢中TN夹杂最有效的方式是降低钢 主要是钛氧化物与A120,的复合物.冶炼后期钢中 液中[N]含量.通过降低RH炉冶炼真空度，或提 [0]含量降低时，复合夹杂物中钛氧化物的含量降 高F钢治炼操作工艺水平和设备质量，从而使钢液 低，A1,03含量升高 保持较低的[N]含量，可以达到减少TN夹杂的目 3.2F钢凝固后铸坯中的含钛夹杂物 的，但是这些措施成效均不显著 F钢铸坯不同部位所取的试样检测结果没有 相对而言，通过夹杂物变性实现对Ti-IF钢中 差别，其中非金属夹杂物主要有较大尺寸的Al,03 TWN夹杂的控制比较容易.针对IF钢铸坯中TiN- 颗粒、TiN颗粒和TiN包覆Al,O,的复合夹杂物三 A12Ti0,~A1203复合夹杂物而言，可以在连铸过程中 种，如表5所示.符合热力学分析结果，TN夹杂在 适当提高冷却速率，缩短中间层A12Ti0,和最外层 钢液凝固过程中以AL,O,颗粒为核心析出. TiN的长大时间，由此减小TN-Al2TiO,-Al,0,复合 TN单独存在，没有发现A山2O,核心，原因可能 夹杂物尺寸并使其在F钢中弥散分布，小尺寸的 是TN夹杂物异质形核的核心较小，以A1,0,为核 TN夹杂能诱导铁素体析出，细化组织晶粒，对提高 心的TiN夹杂尺寸集中在5~10um之间，被包覆的 F钢质量具有有利的一面4]. Al20,核心颗粒尺寸大约1m,不同于单独存在的 炼钢过程中炉渣成分同样对钢中夹杂物有重要 大尺寸A山，0，颗粒.扫描电镜只能观察夹杂物的一 的影响，炉渣与钢液，钢液与夹杂物之间存在一定的 个截面，可能没有检测到其核心部位的A,O3小颗 平衡关系.通过改善炉渣成分来控制钢中夹杂物是 粒.在连铸坯凝固开始时，钢液中存在大量弥散的 可行的方法也是冶金研究的重要内容.本课题接下第 期 隋亚飞等 ： 钢 中 含 夹杂物 的衍变规律 钛氧化物 的小颗粒 分析结果显 示结 晶 器钢 液夹杂 小颗粒 （ 表 ， 随 着 凝 固 的 进 行 和 元 素 的 偏 物 中 的钛氧化物含量要远低 于 中 间 包钢液 夹杂物 中 析 开始在小颗粒 表 面 长 大 ， 同 时 小 颗粒 钛氧化物 的 含量 彼此之 间 相互碰撞 、 吸 附长 大 ， 最 终 形 成较 大 图 给 出 了 钢 不 同 冶 炼 阶段 复 合夹 尺 寸 的 夹杂物 杂物 中 质量 比 从 加铝后 到结 晶 器 复合 深人分析 钢 铸坯 中 含 钛夹 杂物 ， 图 给 夹杂物 中 质 量 比 呈 先 降低 后 升 高 的 趋 势 ， 且 出 了 钢铸坯 中 典 型 复 合 夹 杂 物 扫 描 结晶 器夹杂 物 中 质量 比 远 高 于 前 几个 阶段 电 子显微镜 能谱分析结果 发 现 复 合 符合关于式 、 和 （ 所做的 热 力 学分析 由 夹杂物 为 多层包覆结 构 颗粒是核 心 ， 外层 是 于钢液 中 含量 降低 钢 中 与 巳 经存 在 的 钛 ， 在 和 中 间 存 在 过 渡 层 （ 图 ， 位 置 氧化 物 夹 杂 反 应 生 成 ， 导 致 钢 液 夹 杂 物 中 其成分为钛铝 氧化物 能谱成分分析表 明 ， 钛铝 含量增加 ， 钛氧化物含量减 少 至较低水平 （ 质 氧化 物 是 图 显 示 ， 与 量分数小于 二元系 可能形 成 的 唯 一 化合物形式 说明 不 是直接在 上 形 核 长 大 ， 而 是 钢 液 中 、 八 和 兀 素 先 在 表 面 按 式 （ 生 成 ， 然后 夹杂在 丨 表 面上形核长大 钢 铸 坯 中 非 金 属 夹 杂 物 主 要 为 大 尺 寸 颗粒 和 复 合夹 杂 物 在 钢液凝 固 过程 中 ， 由 于 钢 液 温度 降 低 和 元素 偏 析 的 原因 ， 、 和 元素 先在 小颗粒表 面 ° 反 应 生 成一 层 然 后 在 表 面形 加 招 后 破 空 、 ， 包 结 晶器 核 长 大 最终形成 复合夹 杂物 图 爪 钢 不 同 冶 炼 阶段 复 合 夹 杂 物 中 斯 圆匕 ‘ 通过上 述 分析 钢 铸还 中 含 钛 夹 杂 物 主 要 是 复 合夹 杂 物 可 以 通 过 减 少夹 杂物含量 和夹杂物变性两种方式控制钢 中 夹 杂 在 钢 冶 炼过程钢 中 含钛夹杂物 的 衍 变 物 但是 减少 钢 中 含钛夹杂 物 比较 困 难 因 规律与热力 学分析结果一 致 冶炼过程 中 含钛夹杂 为减少 钢 中 夹 杂最有效 的 方式是 降低钢 主要是钛氧化物与 的 复合物 冶 炼后期 钢 中 液 中 含量 通 过 降 低 炉 冶 炼真空 度 或 提 含量降低 时 ， 复合夹 杂物 中 钛 氧 化 物 的 含量 降 高 钢冶炼操作工艺水平 和设备质量 从而使钢 液 低 含量升高 保持较低 的 含量 可 以 达 到 减 少 夹 杂 的 目 钢凝 固 后祷还 中 的 含钛夹杂物 的 但是这些措施成效均不显著 钢铸坯 不 同 部 位所取 的 试样 检 测 结果 没 有 相对 而言 通 过 夹 杂物 变 性 实 现对 钢 中 差别 其 中 非 金 属 夹 杂 物 主 要 有 较 大 尺 寸 的 夹杂 的 控 制 比 较 容 易 针 对 钢 铸 坯 中 颗粒 、 颗 和 包 覆 的 复 合 夹 杂 物 三 复合夹杂物而言 可 以 在连铸过程 中 种 ， 如 表 所示 符合热 力 学 分析结果 ， 夹 杂在 适 当 提 高 冷 却 速 率 缩 短 中 间 层 人 和 最 外 层 钢液凝 固 过程 中 以 颗粒为核心 析 出 的 长大时 间 ， 由 此减小 复合 单独存在 ， 没 有 发 现 核 心 原 因 可 能 夹杂 物 尺 寸 并 使其在 钢 中 弥 散分布 ， 小 尺 寸 的 是 夹 杂 物 异 质 形核 的 核 心较 小 ， 以 为 核 夹杂能诱导铁素体析 出 ， 细 化组织 晶 粒 ， 对提高 心 的 夹杂尺寸集 中 在 之间 被包覆 的 钢质量具有有利 的 一 面 核心颗粒尺 寸 大约 不 同 于单独 存在 的 炼钢过程 中 炉 渣成分同 样对钢 中 夹杂物有重要 大尺寸 颗粒 扫描 电 镜只 能观察夹 杂物 的 一 的影 响 ， 炉渣与钢液 钢液与夹杂物之间 存在一 定 的 个截面 可能没 有 检测 到 其核 心 部位 的 小 颗 平衡关系 通过改善炉渣成分来控 制钢 中 夹 杂物是 粒 在连铸坯凝 固 开 始 时 ， 钢 液 中 存 在 大 量 弥 散 的 可行 的方法也是冶金研究 的 重要 内 容 本课题接下