第9期 王海涛等：帘线钢凝固过程中夹杂物析出 ,887 度为100Kmin-1时，凝固末期夹杂物的半径可以 时，凝固末期夹杂物半径长大到1m 长大到2.5m左右.而当冷却速度为500Kmin1 表1溶质元素平衡分配系数K及其在固相和液相中的扩散系数0.1)] Table 1 Equilibrium distribution coefficients and diffusion coefficients of solutes in steel 元素 K D./(cm2s-) DL/(cm2.s-1) 0 0.022 0.0371exp(-23050.R-1.T-1) 1.2×10-4 Si 0.77 8.0exp(-59500.R-1.T-1) 1.7×10-4 Al 0.60 0.70cxp(-68400.R-1.T-) 0.25×10-4-0.35×10-4 4.5 的氧化物仅仅长大到3.74m. 6 10K.min-! 100K·min 1.5 500 K.min-! 0 0.2 0.40.6 0.8 1.0 固相分数，人 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 图8不同冷却速度下AO夹杂物长大 固相分数，人 Fig.8 Growth of Al2Os inclusions at different cooling rates 图10冷却速度为100Kmin时不同初始半径的夹杂物长大 对比图9~11可以看出：冷却速率对凝固过程 Fig-10 Growth of inclusions with different initial radius at a cool- 形成的二次氧化物长大有明显的影响，且冷却速率 ing rate of 100K.min 对凝固前钢液中形成的一次氧化物在凝固过程中的 长大也有明显的影响，在低冷却速率时 (100Kmin),初始半径为1m和4m的氧化物 在凝固末期分别长大到2.78m和4.77m;随初始 半径的增大，凝固末期氧化物长大程度减小，当冷 却速率为500Kmim1,初始半径为1m的氧化物 在凝固末期长大到1.65m;而初始半径为3m时， 凝固末期仅长了0.27m,达到3.27m.当冷却速 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 率为10Kmin一时，由于钢中酸溶铝含量低于临界 固相分数，￡ 值，不能再生成Al203夹杂物，从而初始半径为1m 图11冷却速度为500Kmin时，不同初始半径的夹杂物长大 Fig.11 Growth of inclusions with different initial radius at a cool- ing rate of 500 Kmin 由以上分析可以看出，冷却速率对凝固过程中 氧化物的长大行为有着重要影响，在高冷却速率条 2 件下，凝固过程中凝固前形成的氧化物和在凝固过 程中析出的氧化物尺寸比低冷却速率的小.这是由 0.2 0.4 0.60.8 1.0 于冷却速率增大，则凝固时间减少，析出物没有足够 固相分数，人 的时间长大；而在低冷却速率条件下，凝固时间长， 图9冷却速度为10Kmin时不同初始半径的夹杂物长大 促进了析出物的长大， Fig.Growth of inclusions with different initial radius at a cool- 根据图9~11还可以发现：初始氧化物半径越 ing rate of 10K.min-1 小，凝固过程中氧化物半径变化越大；而对于初始半度为100K·min －1时‚凝固末期夹杂物的半径可以 长大到2∙5μm 左右．而当冷却速度为500K·min －1 时‚凝固末期夹杂物半径长大到1μm． 表1 溶质元素平衡分配系数 K 及其在固相和液相中的扩散系数［10‚12］ Table1 Equilibrium distribution coefficients and diffusion coefficients of solutes in steel 元素 K Ds／（cm 2·s －1） DL／（cm 2·s －1） O 0∙022 0∙0371exp（－23050·R －1·T －1） 1∙2×10－4 Si 0∙77 8∙0exp（－59500·R －1·T －1） 1∙7×10－4 Al 0∙60 0∙70exp（－68400·R －1·T －1） 0∙25×10－4～0∙35×10－4 图8 不同冷却速度下 Al2O3 夹杂物长大 Fig．8 Growth of Al2O3inclusions at different cooling rates 对比图9～11可以看出：冷却速率对凝固过程 形成的二次氧化物长大有明显的影响‚且冷却速率 对凝固前钢液中形成的一次氧化物在凝固过程中的 图9 冷却速度为10K·min －1时不同初始半径的夹杂物长大 Fig．9 Growth of inclusions with different initial radius at a cool￾ing rate of10K·min －1 长 大 也 有 明 显 的 影 响． 在 低 冷 却 速 率 时 （100K·min －1）‚初始半径为1μm 和4μm 的氧化物 在凝固末期分别长大到2∙78μm 和4∙77μm；随初始 半径的增大‚凝固末期氧化物长大程度减小．当冷 却速率为500K·min －1‚初始半径为1μm 的氧化物 在凝固末期长大到1∙65μm；而初始半径为3μm 时‚ 凝固末期仅长了0∙27μm‚达到3∙27μm．当冷却速 率为10K·min －1时‚由于钢中酸溶铝含量低于临界 值‚不能再生成 Al2O3 夹杂物‚从而初始半径为1μm 的氧化物仅仅长大到3∙74μm． 图10 冷却速度为100K·min －1时不同初始半径的夹杂物长大 Fig．10 Growth of inclusions with different initial radius at a cool￾ing rate of100K·min －1 图11 冷却速度为500K·min －1时‚不同初始半径的夹杂物长大 Fig．11 Growth of inclusions with different initial radius at a cool￾ing rate of500K·min －1 由以上分析可以看出‚冷却速率对凝固过程中 氧化物的长大行为有着重要影响．在高冷却速率条 件下‚凝固过程中凝固前形成的氧化物和在凝固过 程中析出的氧化物尺寸比低冷却速率的小．这是由 于冷却速率增大‚则凝固时间减少‚析出物没有足够 的时间长大；而在低冷却速率条件下‚凝固时间长‚ 促进了析出物的长大． 根据图9～11还可以发现：初始氧化物半径越 小‚凝固过程中氧化物半径变化越大；而对于初始半 第9期 王海涛等： 帘线钢凝固过程中夹杂物析出 ·887·