·1420· 工程科学学报，第37卷，第11期 100 0 90 70 盈桃化 80 渣相 70 60 Ca MgAl O(s) 50 50 40 Ca,SiO,(s)Ca,Siois, 30 26.1 30 Ca,ALO.(s) 2L8 20 20 CaO(s) 10 92 CaF,(s) MgO(s) 10 1.4 )5 30050070090011001300150017001900210023002500 0.4 温度℃ 1-2m 2-4m >4um 夹杂物尺寸分布 图920M2钢优化后精炼渣成渣过程 Fig.9 Precipitation process of the optimized refining slag of 20Mn2 图11不同渣系中夹杂物尺寸分布 steel Fig.11 Size distribution of inclusions in different slag systems 为研究优化渣系对吸附夹杂物能力的影响，现对 Ca0/Al,03比值在1.5左右添加3%CaF,可以有效 钢样进行光镜观察，选取50个视场统计夹杂物的数量 降低渣的熔化温度，变化趋势为先降低后升高.在 与尺寸分布，并与优化前的渣系进行对比.如图10所 Ca0/Al,03<0.4的区间，CaF2会升高液相线温度. 示，优化后的渣系钢中夹杂物的总数、总面积和平均直 Mg0质量分数控制在5%左右时，低熔点区域面积达 径均明显下降。其原因在于优化后的渣系化渣速度升 到最大 高，渣中固相减少，黏度下降，同时钢中氧势较低，使得 (3)渣一钢反应达到平衡状态时，在Si02的质量 渣对夹杂物的吸附能力增强.图11为夹杂物的尺寸 分数大于30%区域，钢中氧含量大体上随着渣中 分布.可以看出优化后渣系的钢中夹杂物在小于1m Ca0/AL,0,的升高而降低，在SiO02的质量分数低于 的范围内所占比例高于优化前的比例，在1~2m、2 30%区域随着渣中Ca0含量的升高而降低.钢中酸溶 ~4μm和大于4m的范围均比优化前的低，说明优 铝含量在渣的高SiO,区域随着AL,O,/S0,的升高而 化后钢中微型尺寸夹杂物所占比例升高，大型夹杂物 升高，在低SiO2含量区域随着Ca0/Si02的增加而 个数的比例减少，降低了夹杂物的危害 增加 2000 2.0 (4)在渣系处于低熔点区域的前提下，结合低碳 1800 ☑优化前 1.8 盈优化后 含铝钢20M2钢对酸溶铝和氧含量的要求，综合以上 1600 1.6 1421.4 可得合理的精炼渣成分范围为：Ca050%~60%, 1400 1) 1.4 1200 1.2 Al,0320%-35%,Si020-10%,Mg05%,Caf20~ 1000 5%.优化后渣系熔化温度降低，化渣速度提高，钢 800 08 0.8 中夹杂物数量、面积和平均尺寸均有明显的下降， 60 487 0.6 小于1μm的夹杂物所占比例升高，大型夹杂物比例 400 2755 0.4 200 0.2 降低 0.0 夹杂物，总数 夹杂物，总面积夹杂物平均直径 图10不同渣系中夹杂物总数、总面积与平均直径对比 指 考文献 Fig.10 Comparison of the number,area and mean diameter of in- [Mohanty P S,Gruzleski J E.Mechanism of grain refinement in clusions in different slag systems aluminium.Acta Metall Mater,1995,43(5)2001 2]Easton M,Stjohn D.Grain refinement of aluminum alloys:Part 4结论 I.The nucleant and solute paradigms-a review of the litera- ture.Metall Mater Trans A,1999,30(6)1613 (1)精炼渣中A山，0，含量偏低，导致精炼渣的熔 B] Lind M,Holappa L.Transformation of alumina inclusions by cal- 化温度过高，化渣速度慢，渣中存在大量固相Ca0,并 cium treatment.Metall Mater Trans B,2010,41(2):359 且在钢中发现C0类夹杂物，精炼渣吸附夹杂物能力 [4]Fukuda Y,Ueshima Y,Mizoguchi S.Mechanism of alumina dep- osition on alumina graphite immersion nozzle in continous caster. 较弱 1S01m,1992,32(1）:164 (2)Ca0-Si02-AL,03-Mg0-Caf2精炼渣系在 [5]Lee S H,Tse C,Yi K W,et al.Separation and dissolution of工程科学学报，第 37 卷，第 11 期 图 9 20Mn2 钢优化后精炼渣成渣过程 Fig． 9 Precipitation process of the optimized refining slag of 20Mn2 steel 为研究优化渣系对吸附夹杂物能力的影响，现对 钢样进行光镜观察，选取 50 个视场统计夹杂物的数量 与尺寸分布，并与优化前的渣系进行对比． 如图 10 所 示，优化后的渣系钢中夹杂物的总数、总面积和平均直 径均明显下降． 其原因在于优化后的渣系化渣速度升 高，渣中固相减少，黏度下降，同时钢中氧势较低，使得 渣对夹杂物的吸附能力增强． 图 11 为夹杂物的尺寸 分布． 可以看出优化后渣系的钢中夹杂物在小于 1 μm 的范围内所占比例高于优化前的比例，在 1 ～ 2 μm、2 ～ 4 μm 和大于 4 μm 的范围均比优化前的低，说明优 化后钢中微型尺寸夹杂物所占比例升高，大型夹杂物 个数的比例减少，降低了夹杂物的危害． 图 10 不同渣系中夹杂物总数、总面积与平均直径对比 Fig． 10 Comparison of the number，area and mean diameter of in￾clusions in different slag systems 4 结论 ( 1) 精炼渣中 Al2O3 含量偏低，导致精炼渣的熔 化温度过高，化渣速度慢，渣中存在大量固相 CaO，并 且在钢中发现 CaO 类夹杂物，精炼渣吸附夹杂物能力 较弱． ( 2) CaO--SiO2 --Al2O3 --MgO--CaF2 精炼 渣 系 在 图 11 不同渣系中夹杂物尺寸分布 Fig． 11 Size distribution of inclusions in different slag systems CaO /Al2O3 比值在 1. 5 左右添加 3% CaF2 可以有效 降低渣的熔化温度，变 化 趋 势 为 先 降 低 后 升 高． 在 CaO /Al2O3 ＜ 0. 4 的区 间，CaF2 会升 高 液 相 线 温 度． MgO 质量分数控制在 5% 左右时，低熔点区域面积达 到最大． ( 3) 渣--钢反应达到平衡状态时，在 SiO2 的质量 分数 大 于 30% 区 域，钢中氧含量大体上随着渣中 CaO /Al2O3 的升 高 而 降 低，在 SiO2 的质 量 分 数 低 于 30% 区域随着渣中 CaO 含量的升高而降低． 钢中酸溶 铝含量在渣的高 SiO2 区域随着 Al2O3 / SiO2 的升高而 升高，在 低 SiO2 含量 区 域 随 着 CaO / SiO2 的增 加 而 增加． ( 4) 在渣系处于低熔点区域的前提下，结合低碳 含铝钢 20Mn2 钢对酸溶铝和氧含量的要求，综合以上 可得合理的精炼渣成分范围为: CaO 50% ～ 60% ， Al2O3 20% ～ 35% ，SiO2 0 ～ 10% ，MgO 5% ，CaF2 0 ～ 5% ． 优化后渣系熔化温度降低，化渣速度提高，钢 中夹杂物数 量、面积和平均尺寸均有明显的下降， 小于1 μm的夹杂物所占比例升高，大型夹杂物比例 降低． 参 考 文 献 ［1］ Mohanty P S，Gruzleski J E． Mechanism of grain refinement in aluminium． Acta Metall Mater，1995，43( 5) : 2001 ［2］ Easton M，Stjohn D． Grain refinement of aluminum alloys: Part Ⅰ． The nucleant and solute paradigms — a review of the litera￾ture． Metall Mater Trans A，1999，30( 6) : 1613 ［3］ Lind M，Holappa L． Transformation of alumina inclusions by cal￾cium treatment． Metall Mater Trans B，2010，41( 2) : 359 ［4］ Fukuda Y，Ueshima Y，Mizoguchi S． Mechanism of alumina dep￾osition on alumina graphite immersion nozzle in continous caster． ISIJ Int，1992，32( 1) : 164 ［5］ Lee S H，Tse C，Yi K W，et al． Separation and dissolution of · 0241 ·