第4期 金利玲等：帘线钢Ca0SiO2一zOg一Mn0系夹杂物的成分控制 ·379 2.2Mn0SiO2一Al03三元系中Si一Mm脱氧热力 2MnOcine)+[Si]-SiO2cine)+2[Mn](1) 学研究 △G9=-5700-34.8 T J.mol17-81 夹杂物的成分可以用钢液与夹杂物间的平衡热 力学来预测，当钢渣间达到热力学平衡时，夹杂物的 asio,a Mn asio,(fMn[Mn])2 成分与钢渣的成分趋于一致，在治金生产过程中， a Mnoa si a Mnofs[%Si] 绝对的钢液与夹杂物之间的平衡是少见的，但可达 2/3Al2O3(c)+[Si]SiO2(inc)+4/3[A1](2) 到局部的钢与夹杂物、渣与钢、炉衬与钢渣、炉衬与 △G2=219400-35.7 T J.mol17.9]; 钢液的准平衡状态，夹杂物的成分在很大程度上受 [Si]+2[0]-SiO2cine) 顶渣和炉衬的影响；反过来说，通过控制顶渣成分、 △G9=-581900+22.8 r J.mol17.1.(3) 炉衬材料和一定的脱氧条件，夹杂物成分的准确控 图2(a)中的实线是由本文介绍的方法计算得 制是可以实现的，本文只讨论帘线钢用Si一Mn脱 出的，它表示帘线钢中的铝在MnO SiO2一A2O3三 氧对夹杂物成分的影响， 元系中的等铝线值，符号表示的数据来源于文献 帘线钢用SiMn脱氧和钢渣反应的控制原理： [10],图2()中的实线也是由本文介绍的方法计算 在不加铝脱氧的情况下，钢液中的氧势由Si一Mn控 得出，它表示帘线钢中的氧在Mn0SiO2一A2O3三 制，二者存在如下平衡反应： 元系中的等氧线值，符号表示的数据来源于文献[10] SiO, SiO, 0.1.00 T-1823K 01.00 T=1823K (a) [Si-0.3% ② [Si]=0.3% Mn=0.45% [Mn]-0.45% 0.25 0.75 _iso-Al 0.25 0.75 is0-0 (MnO) 0.50 0.509 w(MnO) 0.50 0.6 0.509 雪36 0.75 025 0.75 0.25 -15 1.00 40/ .00 Mno 0 0.25 0.50 0.75 0.100Al,0 MnO 0 0.25 0.50 0.75 0.100Al0 (AL.O.) 2A1,O) 图2等铝线、等氧线计算值与实验值的比较.(a)等铝线；(b)等氧线 Fig-2 Iso-Al,iso0 comparison between experiment data and calculated results:(a)Iso-Al;(b)Iso-0 由图2可以看出，通过本文介绍的方法计算得 性区，因此，为了使夹杂物有良好变形能力， 出的理论值与文献[10]实验值比较符合.考虑到仪 应控制夹杂物在低熔点区域，而文献[14]指出，当 器误差，实验条件等客观因素的影响，本文介绍的方 A203质量分数为20%时，夹杂物有良好的变形能 法应当是可行的 力，在此，本文只讨论T=1873K,夹杂物中A203 2.3Ca0Mn0Si02-Al203系中Si一Mm脱氧热 质量分数为20%时的情况， 力学研究 图3(a)实线表示帘线钢钢液中[C]=0.72%、 在1873K下，钢中[C]=0.72%,[Si]= [Mn]=0.45%时的等硅线：图3(b)实线表示钢液 0.3%,[Mn]=0.45%,考虑到活度系数fMn和fsi 中[C]=0.72%、[Si]=0.3%时的等锰线：图3(c) 的影响（各元素之间的相互作用系数由表1给出）， 实线表示钢液中[C]=0.72%、[Si]=0.3%、 而Mn0、Si02和Al203在Ca0一Mn0Si02一Al203 [Mn]=0.45%时的等铝线，虚线表示的是与夹杂物 渣系的活度已通过本文介绍方法计算得出，最终得 达到平衡时钢液中[Si]=0.3%的等值线：图3(d)实 出的Ca0一Mn0Si02一Al203系中等硅线、等锰线、 线表示钢液中[C]=0.72%、[Si]=0.3%、[Mn]= 等铝线和等氧线如图3所示，有关资料表明，夹杂 0.45%时的等氧线，虚线表示的是与夹杂物达到平 物的熔点和其变形能力有很大的关系，在轧制温度 衡时钢液中[Si]=0.3%的等值线， 下随着夹杂物熔点的降低，其变形性能越来越好， 由图中可以看出：(1)随着钢液中Si含量的增 同时也指出：低液相线温度区域就是低熔点区域，也 大，Mn含量的减小，夹杂物中SiO2含量增大·(2) 就是夹杂物有良好变形能力的区域，即夹杂物的塑 随着钢液中Al含量的增大，夹杂物中Ca0的含量2∙2 MnO－SiO2－Al2O3 三元系中 Si－Mn 脱氧热力 学研究 夹杂物的成分可以用钢液与夹杂物间的平衡热 力学来预测‚当钢渣间达到热力学平衡时‚夹杂物的 成分与钢渣的成分趋于一致．在冶金生产过程中‚ 绝对的钢液与夹杂物之间的平衡是少见的‚但可达 到局部的钢与夹杂物、渣与钢、炉衬与钢渣、炉衬与 钢液的准平衡状态．夹杂物的成分在很大程度上受 顶渣和炉衬的影响；反过来说‚通过控制顶渣成分、 炉衬材料和一定的脱氧条件‚夹杂物成分的准确控 制是可以实现的．本文只讨论帘线钢用 Si－Mn 脱 氧对夹杂物成分的影响． 帘线钢用 Si－Mn 脱氧和钢渣反应的控制原理： 在不加铝脱氧的情况下‚钢液中的氧势由 Si－Mn 控 制‚二者存在如下平衡反应： 图2（a）中的实线是由本文介绍的方法计算得 出的‚它表示帘线钢中的铝在 MnO－SiO2－Al2O3 三 元系中的等铝线值‚符号表示的数据来源于文献 ［10］．图2（b）中的实线也是由本文介绍的方法计算 得出‚它表示帘线钢中的氧在 MnO－SiO2－Al2O3 三 元系中的等氧线值‚符号表示的数据来源于文献［10］． 图2 等铝线、等氧线计算值与实验值的比较．（a）等铝线；（b）等氧线 Fig．2 Iso－Al‚iso－O comparison between experiment data and calculated results： （a） Iso－Al；（b） Iso－O 由图2可以看出‚通过本文介绍的方法计算得 出的理论值与文献［10］实验值比较符合．考虑到仪 器误差‚实验条件等客观因素的影响‚本文介绍的方 法应当是可行的． 2∙3 CaO－MnO－SiO2－Al2O3 系中 Si－Mn 脱氧热 力学研究 在1873K 下‚钢 中 ［C ］ ＝0∙72％‚［ Si ］ ＝ 0∙3％‚［ Mn ］＝0∙45％‚考虑到活度系数 f Mn和 f Si 的影响（各元素之间的相互作用系数由表1给出）‚ 而 MnO、SiO2 和 Al2O3 在 CaO－MnO－SiO2－Al2O3 渣系的活度已通过本文介绍方法计算得出．最终得 出的 CaO－MnO－SiO2－Al2O3 系中等硅线、等锰线、 等铝线和等氧线如图3所示．有关资料表明‚夹杂 物的熔点和其变形能力有很大的关系‚在轧制温度 下随着夹杂物熔点的降低‚其变形性能越来越好． 同时也指出：低液相线温度区域就是低熔点区域‚也 就是夹杂物有良好变形能力的区域‚即夹杂物的塑 性区［11－14］．因此‚为了使夹杂物有良好变形能力‚ 应控制夹杂物在低熔点区域．而文献［14］指出‚当 Al2O3质量分数为20％时‚夹杂物有良好的变形能 力．在此‚本文只讨论 T ＝1873K‚夹杂物中 Al2O3 质量分数为20％时的情况． 图3（a）实线表示帘线钢钢液中［C ］＝0∙72％、 ［Mn］＝0∙45％时的等硅线；图3（b）实线表示钢液 中［C］＝0∙72％、［Si］＝0∙3％时的等锰线；图3（c） 实线 表 示 钢 液 中 ［ C ］ ＝0∙72％、［ Si ］ ＝0∙3％、 ［Mn］＝0∙45％时的等铝线‚虚线表示的是与夹杂物 达到平衡时钢液中［Si］＝0∙3％的等值线；图3（d）实 线表示钢液中［C ］＝0∙72％、［Si］＝0∙3％、［ Mn ］＝ 0∙45％时的等氧线‚虚线表示的是与夹杂物达到平 衡时钢液中［Si］＝0∙3％的等值线． 由图中可以看出：（1）随着钢液中 Si 含量的增 大‚Mn 含量的减小‚夹杂物中 SiO2 含量增大．（2） 随着钢液中 Al 含量的增大‚夹杂物中 CaO 的含量 第4期 金利玲等： 帘线钢 CaO－SiO2－Al2O3－MnO 系夹杂物的成分控制 ·379·