第3期 张博等：不同温度下60S2MnA弹簧钢中低熔点夹杂物生成热力学 ·285 2.7×10,氧含量继续大幅下降，而铝含量稍有 降低 一1-0,10h 0.94 -Iso-Al.10- 0.9 1773K 0.1 1773K 0.8 4,=0.6贤 0.8 02 =0.6% 07 03 r、=.8% 03 M=18% 0. 0.6 04 05g 053 0.6 0.4 0.6 07 0.3 0.7 0.2 10 400 08 0.2 0.8 0.1 0.9 012 0.9 Mm00.90.80.70.60.50.40.30.20.1Al,0 Mn0090.80.70.6050.40.30.20.1A1.0 (MnO) (Mno) 图61773K下弹簧钢液与MO-S0-AQ系夹杂物平衡时等[A】线（和等[O线( Fg6 o Al (a and iso b Ines on the equilibram be ween themolten spring steel and MnOSA]0 inc lusins at 1773K 通过上述分析发现，对于本文计算分析的 1873K下生成低熔点夹杂物（熔点小于1673K下 60S2MnA弹簧钢.Mn含量较低或硅含量较高，也就 同)时，对应钢液的%和w分别应为2X10一 是X/W之比偏小，因而导致夹杂物成分不能落在 1×10和0.1×10~1.4X103,考虑到钢液氧含 较理想的锰铝榴石相低熔点区域，但可形成熔点在 量不能太高，和%应分别控制在2X10~3× 1473~1673K的低熔点夹杂物.随着温度的下降， 10和8×106-1.4×10，但此时对应的低熔点 60S2MnA弹簧钢液中形成夹杂物时对应钢液的氧 区域较窄，不易控制.1823K下生成低熔点夹杂物 含量会大幅下降，而铝含量略微降低，基本没有 时，对应钢液%和图份别为1.0×10~45× 变化. 10和0.1×106~9×106，对比1873时的结果 2.2精炼后不同温度下生成低熔点CaO-S02- 不难发现，1823K下生成低熔点夹杂物时对应的氧 A!Q系夹杂物的热力学分析 含量大幅降低，而对应的铝含量也有所降低，但不明 根据表2中2和3的化学反应，利用△G、 显.考虑到钢液氧含量不能太高，如果此时依然将 S0-A,Q-CO系中AQ和SO的活度以及与Si 钢液氧含量控制在20×106~30×106，所对应的 和A活度系数相关的各自的活度相互作用系数，采 低熔点区域会变大，因此相比较而言，更容易实现夹 用迭代方法计算的不同温度下60S2MA弹簧钢液 杂物的低熔点化控制.1773K下生成低熔点夹杂物 与S0-A)Q-CO系夹杂物平衡时等氧线和等铝 时，对应的钢液和分别为6×106-28X106 线分别如图7图9所示.由图7图9可以看出： 和0.1×10~8X106,与1823K时生成低熔点夹 一l-0.10 —1s0-AL.106 0.9 1873K 09 0.1 1873K (a) 0.8 4,0.6绕 b 0.2 ,=0.6% 0=1,8% 08/ m=1.8% ng=0.8经 0.7 13 =0.8% 0.6 04 ( 0.6 0 05 0) 0.5 05g 0.4 0.6 0.4 03 17 03 0.2 08 0.2 0.16 0.9 0.1 -0.9 Ca00.90.80.70.6050.4030.20.1A1,0 C00.90.80.70.60.50.40.3020.1Al0 r(CaO) (CaO) 图71873K下弹簧钢液与S0,-A0-C0系夹杂物平衡时等[O线（两和等A线( Fg7 G (a and isA (b Ines an he equilbram beween hemolten spring skeel and CaSO,-A]Q ncusins at 1873K第 3期 张 博等 :不同温度下 60Si2MnA弹簧钢中低熔点夹杂物生成热力学 2.7 ×10 -5 , 氧含量继续大幅下降, 而铝含量稍有 降低 . 图 6 1 773K下弹簧钢液与 MnO-SiO2 -Al2O3系夹杂物平衡时等[ Al] 线( a)和等[ O]线 ( b) Fig.6 Iso-[ Al] ( a) andiso-[ O] ( b) linesontheequilibriumbetweenthemoltenspringsteelandMnO-SiO2 -Al2 O3 inclusionsat1 773K 通 过上述分析发现, 对于本文计算分析的 60Si2MnA弹簧钢, Mn含量较低或硅含量较高, 也就 是 wMn/wSi之比偏小, 因而导致夹杂物成分不能落在 较理想的锰铝榴石相低熔点区域, 但可形成熔点在 1 473 ～ 1 673 K的低熔点夹杂物.随着温度的下降, 60Si2MnA弹簧钢液中形成夹杂物时对应钢液的氧 含量会大幅下降, 而铝含量略微降低, 基本没有 变化. 2.2 精炼后不同温度下生成低熔点 CaO--SiO2-- Al2 O3系夹杂物的热力学分析 图 7 1 873K下弹簧钢液与 SiO2 --Al2O3 --CaO系夹杂物平衡时等[ O]线 ( a)和等[ Al]线 ( b) Fig.7 Iso-[ O] ( a) andiso-[ Al] ( b) linesontheequilibriumbetweenthemoltenspringsteelandCaO-SiO2-Al2 O3 inclusionsat1 873K 根据表 2 中 2 和 3 的化学反应, 利用 ΔG ○— 、 SiO2--Al2 O3 --CaO系中 Al2 O3和 SiO2的活度以及与 Si 和 Al活度系数相关的各自的活度相互作用系数, 采 用迭代方法计算的不同温度下 60Si2MnA弹簧钢液 与 SiO2--Al2 O3 --CaO系夹杂物平衡时等氧线和等铝 线分别如图 7 ～图 9所示 .由图 7 ～图 9可以看出 : 1 873 K下生成低熔点夹杂物 (熔点小于 1 673 K, 下 同 )时, 对应钢液的 wO和 wAl分别应为 2 ×10 -5 ～ 1 ×10 -4和 0.1 ×10 -6 ～ 1.4 ×10 -5 , 考虑到钢液氧含 量不能太高, wO和 wAl应分别控制在 2 ×10 -5 ～ 3 × 10 -5和 8 ×10 -6 ～ 1.4 ×10 -5 , 但此时对应的低熔点 区域较窄, 不易控制.1 823 K下生成低熔点夹杂物 时, 对应钢液 wO和 wAl分别为 1.0 ×10 -5 ～ 4.5 × 10 -5和 0.1 ×10 -6 ～ 9 ×10 -6 , 对比 1873 K时的结果 不难发现, 1 823 K下生成低熔点夹杂物时对应的氧 含量大幅降低, 而对应的铝含量也有所降低, 但不明 显.考虑到钢液氧含量不能太高, 如果此时依然将 钢液氧含量控制在 20 ×10 -6 ～ 30 ×10 -6 , 所对应的 低熔点区域会变大, 因此相比较而言, 更容易实现夹 杂物的低熔点化控制.1773K下生成低熔点夹杂物 时, 对应的钢液 wO和 wAl分别为 6 ×10 -6 ～ 28 ×10 -6 和 0.1 ×10 -6 ～ 8 ×10 -6 , 与 1823K时生成低熔点夹 · 285·