·98· 工程科学学报，第38卷，增刊1 成分 质量分数% 成分 质量分数% Mgo 7.1 Mgo 7.6 A,0 19.5 A1,0 19.7 42.6 Sio. 33.8 28.3 Ca0 38.9 MnO 2.5 50 um 有 成分 质量分数/% 成分 质量分数% MgO 0.8 Mgo 25.1 10 33.4 A,03 74.9 5i0. 46.8 Cao 189 e d 图1各弹簧钢典型夹杂物形貌及成分.(a)武钢VD工艺：(b)武钢RH工艺：(c)宝钢VD工艺：(d)新日铁 Fig.1 Typical inclusions morphology and composition in different spring steels:(a)WISCO VD process:(b)WISCO RH process:(e)Baosteel VD process:(d)Nippon Steel 01.00 序治炼过程中这三类氧化物夹杂物成分的演变规律详 1一武钢WD 2一武钢RH 见图3 3一宝钢 由图3可知，武钢RH工艺治炼过程中，氩站AR 0.25 0.75 夹杂物主要集中在Si02附近（见图3(a)),有少量 (Ca0+Mg0+MnO) Al,0,类夹杂物，说明由于在氩站主要采用Si-Mn合金 050 脱氧，脱氧产物SiO2为主要的夹杂物类型：LF试样中， 0.75 nae SiO2类夹杂物已经基本消失（见图3(d)和3(0），说明 在LF精炼过程中，由于渣钢反应，钢液中的夹杂物成 0.25 分发生变化，转变为A山，0，类夹杂物和多元复合型氧 化物：经过RH精炼后，夹杂物成分分布变得更加分散 1.00 (见图3(g)和图3())，但大部分夹杂物尺寸都在5 025 0.50 0.75 1.0 um以下；在连铸CC夹杂物中A山0，的含量有所上升， (A,0) 出现一部分A山，0，含量较高的细小夹杂物（见图3 图2不同钢厂夹杂物成分在A山20，SiO2-Ca0-MgO-Mn0系伪 (),但并未发现10μm以上大颗粒AL,0,夹杂物，这 三元相图中分布 部分夹杂物推测为钢液中的[]在凝固过程中反应 Fig.2 Distribution of inclusions composition in the Al2 O:-SiO,- 生成的内生夹杂物，对钢质危害不大可 CaO-Mgo-MnO pseudo three phase diagram of different spring steels 2.455SiCr夹杂物控制热力学计算 提高武钢的悬臂弹簧的质量，建议采用H工艺并将 (1)所要计算钢种，55SiCr的化学成分如表2. 精炼渣碱度(Ca0+MgO)1SiO,控制在1以下 表255SiCr的化学成分（质量分数） 2.3武钢H工艺弹簧钢冶炼过程夹杂物演变规律 Table 2 Chemical composition of 55SiCr Spring steel% 对武钢RH工艺生产弹簧钢治炼过程中经过氩站 组元 Si Mn Cr AR、精炼LF、真空RH和连铸CC的4个不同工序取 55s0051-1.20-0.50-050- ≤0.025≤0.025 样，试样进行EDS(feature功能)扫描.EDS扫描随机 0.591.600.800.80 选取100个视场，每个视场的大小为3.84×10-2mm2. 目标成分0.551.450.650.650.0120.012 扫描识别视场内当量直径为0.8m以上的所有夹杂 (2)55SiCr与Ca0-Al,0,SiO2三元系夹杂物平衡 物.每个工序的氧化物夹杂物被分为三大类：A山0，一 时的钢液氧活度ao计算. Si02-Mn0系夹杂物、Al,0,-Si02一Ca0-Mg0系夹杂物 钢液中[O]与钢液中S]的反应式为： 和A山，0，Si02Ca0-Mg0-Mn0系夹杂物.四个不同工 [Si]+2[0]=Si02,工程科学学报，第 38 卷，增刊 1 图 1 各弹簧钢典型夹杂物形貌及成分． ( a) 武钢 VD 工艺; ( b) 武钢 ＲH 工艺; ( c) 宝钢 VD 工艺; ( d) 新日铁 Fig． 1 Typical inclusions morphology and composition in different spring steels: ( a) WISCO VD process; ( b) WISCO ＲH process; ( c) Baosteel VD process; ( d) Nippon Steel 图 2 不同钢厂夹杂物成分在 Al2O3--SiO2--CaO--MgO--MnO 系伪 三元相图中分布 Fig． 2 Distribution of inclusions composition in the Al2 O3--SiO2-- CaO--MgO--MnO pseudo three phase diagram of different spring steels 提高武钢的悬臂弹簧的质量，建议采用 ＲH 工艺并将 精炼渣碱度( CaO + MgO) / SiO2控制在 1 以下． 2. 3 武钢 ＲH 工艺弹簧钢冶炼过程夹杂物演变规律 对武钢 ＲH 工艺生产弹簧钢冶炼过程中经过氩站 AＲ、精炼 LF、真空 ＲH 和连铸 CC 的 4 个不同工序取 样，试样进行 EDS( feature 功能) 扫描． EDS 扫描随机 选取 100 个视场，每个视场的大小为 3. 84 × 10 － 2 mm2 ． 扫描识别视场内当量直径为 0. 8 μm 以上的所有夹杂 物． 每个工序的氧化物夹杂物被分为三大类: Al2 O3 -- SiO2 --MnO 系夹杂物、Al2O3 --SiO2 --CaO--MgO 系夹杂物 和 Al2O3 --SiO2 --CaO--MgO--MnO 系夹杂物． 四个不同工 序冶炼过程中这三类氧化物夹杂物成分的演变规律详 见图 3． 由图 3 可知，武钢 ＲH 工艺冶炼过程中，氩站 AＲ 夹杂物 主 要 集 中 在 SiO2 附近( 见 图 3 ( a) ) ，有少 量 Al2O3类夹杂物，说明由于在氩站主要采用 Si--Mn 合金 脱氧，脱氧产物 SiO2为主要的夹杂物类型; LF 试样中， SiO2类夹杂物已经基本消失( 见图3( d) 和3( f) ) ，说明 在 LF 精炼过程中，由于渣钢反应，钢液中的夹杂物成 分发生变化，转变为 Al2 O3 类夹杂物和多元复合型氧 化物; 经过 ＲH 精炼后，夹杂物成分分布变得更加分散 ( 见图 3( g) 和图 3( i) ) ，但大部分夹杂物尺寸都在 5 μm 以下; 在连铸 CC 夹杂物中 Al2O3的含量有所上升， 出现一部 分 Al2 O3 含量 较 高 的 细 小 夹 杂 物 ( 见 图 3 ( j) ) ，但并未发现 10 μm 以上大颗粒 Al2O3夹杂物，这 部分夹杂物推测为钢液中的［Al］在凝固过程中反应 生成的内生夹杂物，对钢质危害不大［5］． 2. 4 55SiCr 夹杂物控制热力学计算 ( 1) 所要计算钢种，55SiCr 的化学成分如表 2． 表 2 55SiCr 的化学成分( 质量分数) Table 2 Chemical composition of 55SiCr Spring steel % 组元 C Si Mn Cr P S 55SiCr 0. 51 ～ 0. 59 1. 20 ～ 1. 60 0. 50 ～ 0. 80 0. 50 ～ 0. 80 ≤0. 025 ≤0. 025 目标成分 0. 55 1. 45 0. 65 0. 65 0. 012 0. 012 ( 2) 55SiCr 与 CaO--Al2O3 --SiO2三元系夹杂物平衡 时的钢液氧活度 a［O］计算． 钢液中［O］与钢液中［Si］的反应式［6］为: ［Si］ + 2［O］= SiO2， · 89 ·