工程科学学报，第38卷，增刊1 如下式(3)、(4)的反应平衡，炉渣中Si02、A山203含量 氧源.由于渣中A1、Si氧化物活度受到炉渣成分影响， 将影响钢液洁净度.不锈钢精炼过程中采用铝脱氧， 因此，以下对四元碱度对于S0,活度及钢液洁净度的 钢液中铝氧亲和力远大于硅氧反应网，所以铝脱氧工 影响进行研究. 艺钢液洁净度受反应(4)控制，而当炉渣中Si0,活度 [Si]+2[0]=(Si02), (3) 较高时，炉渣则开始向钢液传氧，成为炉渣二次氧化的 2[A]+3O]=(AL,03) (4) ☑第1炉 30 1.6-) 日第2炉 ☐第3炉 1.5 20 1.4 15 三 1.3 a-第1护 10 0-第2炉 1.2 4-第3炉 1.1 脱氧后 吹氯10min 吊包 脱氧后 吹氯1O min 吊包 治炼工位 治炼工位 图4V0D精炼过程中炉渣SiO2含量(a)及碱度(b)变化 Fig.4 Variation of Si0 content (a)and basicity (b)in slag during VOD refining process 通过使用FactSage软件热力学平衡模块计算炉渣 后钢液活度氧小于3×106，因此炉渣碱度变化对于 碱度对于渣中S0,活度的影响，如图5所示.低碱度 钢液洁净度影响较小 条件下渣中Si0,活度随着碱度的升高而降低，当渣中 A120,质量分数为20%时，碱度大于1.4后渣中Si02活 一A1.0,=20% 度保持稳定，不再随着碱度升高而降低.当渣中A山，0 --m(A1.0,)=30% -+.(A1.0=40% 质量分数升高到30%、40%时，炉渣碱度分别高于 T-1873K 1.2、1.0后渣中Si02活度保持稳定.根据图4(b)中碱 1%A=0.015 度变化可知，第1炉中精炼渣碱度控制在1.1~1.3范 围内，此时渣中S02活度易受到炉渣碱度的影响发生 变化，且由于炉渣碱度的降低渣中S02活度逐渐升高， 促使反应(3)向左移动，精炼后期钢液中活度氧含量 0.5 1.01.52.025 3.0 升高.因此，VOD精炼过程中采用高碱度炉渣将有利 四元酸度 于钢液洁净度控制， 图6炉渣碱度对于活度氧的影响 Fig.6 Effect of slag basicity on activity oxygen 一1.(0)=20% 0.8 2.4不锈钢VOD精炼中夹杂物行为特征 --rA.())=30% -··r(A10,)=40% VOD精炼过程中典型夹杂物形貌及成分如图7 0.6 所示.VOD吹氧脱碳后钢中夹杂物为多边形状的M一 04 C氧化物.VOD脱氧化渣后，钢中夹杂物主要为块状 03 或树枝状的AL,O,(图7(b1))及球状钙铝酸盐夹杂 (图7(2))，部分夹杂物中为球状镁铝尖晶石（图7 (b3)).在VOD脱氧后钢中夹杂物主要由Al脱氧反 0.5 1.0 1.5 2.0 四元碱度 应产生.经过喂Ca-Si线处理及软吹过程后，在吹氩 图5碱度对于炉渣中Si02活度的影响 l0min、吊包前试样中的夹杂物均为球形钙铝酸盐夹 Fig.5 Effect of basicity on Si02 activity in slag 杂（图7(c)、(d)、(d2)). 通过扫描电镜统计钢中夹杂物成分，VOD精炼各 炉渣碱度对于钢液活度氧含量的影响如图6所 阶段钢中夹杂物成分变化如图8所示.其中，通过 示.由图中活度氧含量变化可知，当炉渣碱度由0.2 升高到2.5的过程中，钢渣反应平衡后钢液活度氧含 FactSage(版本6.2)计算得到1400~1600℃Ca0-AL2 量由6.2×10-6降低到1×10-6.由于在V0D精炼过 0,-Si0,-5%Mg0相图.V0D真空吹氧脱碳破空后，钢 程中钢渣碱度控制在1~3范围内，此时钢渣反应平衡 中主要夹杂物为MnO-Cr,0,经过钢液脱氧后钢中夹工程科学学报，第 38 卷，增刊 1 如下式( 3) 、( 4) 的反应平衡，炉渣中 SiO2、Al2 O3 含量 将影响钢液洁净度． 不锈钢精炼过程中采用铝脱氧， 钢液中铝氧亲和力远大于硅氧反应［12］，所以铝脱氧工 艺钢液洁净度受反应( 4) 控制，而当炉渣中 SiO2 活度 较高时，炉渣则开始向钢液传氧，成为炉渣二次氧化的 氧源． 由于渣中 Al、Si 氧化物活度受到炉渣成分影响， 因此，以下对四元碱度对于 SiO2活度及钢液洁净度的 影响进行研究． ［Si］+ 2［O］= ( SiO2 ) ， ( 3) 2［Al］+ 3［O］= ( Al2O3 ) ． ( 4) 图 4 VOD 精炼过程中炉渣 SiO2含量( a) 及碱度( b) 变化 Fig． 4 Variation of SiO2 content ( a) and basicity ( b) in slag during VOD refining process 通过使用 FactSage 软件热力学平衡模块计算炉渣 碱度对于渣中 SiO2活度的影响，如图 5 所示． 低碱度 条件下渣中 SiO2活度随着碱度的升高而降低，当渣中 Al2O3质量分数为 20% 时，碱度大于 1. 4 后渣中 SiO2活 度保持稳定，不再随着碱度升高而降低． 当渣中 Al2O3 质量 分 数 升 高 到 30% 、40% 时，炉 渣 碱 度 分 别 高 于 1. 2、1. 0 后渣中 SiO2活度保持稳定． 根据图 4( b) 中碱 度变化可知，第 1 炉中精炼渣碱度控制在 1. 1 ～ 1. 3 范 围内，此时渣中 SiO2活度易受到炉渣碱度的影响发生 变化，且由于炉渣碱度的降低渣中 SiO2活度逐渐升高， 促使反应( 3) 向左移动，精炼后期钢液中活度氧含量 升高． 因此，VOD 精炼过程中采用高碱度炉渣将有利 于钢液洁净度控制． 图 5 碱度对于炉渣中 SiO2活度的影响 Fig． 5 Effect of basicity on SiO2 activity in slag 炉渣碱度对于钢液活度氧含量的影响如图 6 所 示． 由图中活度氧含量变化可知，当炉渣碱度由 0. 2 升高到 2. 5 的过程中，钢渣反应平衡后钢液活度氧含 量由 6. 2 × 10 － 6降低到 1 × 10 － 6 ． 由于在 VOD 精炼过 程中钢渣碱度控制在 1 ～ 3 范围内，此时钢渣反应平衡 后钢液活度氧小于 3 × 10 － 6，因此炉渣碱度变化对于 钢液洁净度影响较小． 图 6 炉渣碱度对于活度氧的影响 Fig． 6 Effect of slag basicity on activity oxygen 2. 4 不锈钢 VOD 精炼中夹杂物行为特征 VOD 精炼过程中典型夹杂物形貌及成分如图 7 所示． VOD 吹氧脱碳后钢中夹杂物为多边形状的 Mn-- Cr 氧化物． VOD 脱氧化渣后，钢中夹杂物主要为块状 或树枝状的 Al2 O3 ( 图 7 ( b1) ) 及球状钙铝酸盐夹杂 ( 图 7( b2) ) ，部分夹杂物中为球状镁铝尖晶石( 图 7 ( b3) ) ． 在 VOD 脱氧后钢中夹杂物主要由 Al 脱氧反 应产生． 经过喂 Ca--Si 线处理及软吹过程后，在吹氩 10 min、吊包前试样中的夹杂物均为球形钙铝酸盐夹 杂( 图 7 ( c) 、( d1) 、( d2) ) ． 通过扫描电镜统计钢中夹杂物成分，VOD 精炼各 阶段钢中夹杂物成分变化如图 8 所 示． 其 中，通 过 FactSage( 版本 6. 2) 计算得到 1400 ～ 1600 ℃ CaO--Al2 O3 --SiO2 --5% MgO 相图． VOD 真空吹氧脱碳破空后，钢 中主要夹杂物为 MnO--Cr2O3，经过钢液脱氧后钢中夹 ·4·