第11期 杨成威等：1873K下钢液中T1一1复合脱氧热力学分析及夹杂物生成 ,1393 主要受α控制，且两者基本保持平衡。当钢液中自 0.5 1873K Ti,01 由氧含量较高时，A1含量很少，此时钢液中控制生 成Ti3O5夹杂物的aT:/au值也较低，故很容易生成 -0.5 T305夹杂物.相反，当钢液中自由氧含量较低时， -1.0 低A!试样 Ti,O, 高A1试样 钢液中Al含量会很高，此时钢液中控制生成Ti3O5 -1.5 A1,O1 -2.0叶 夹杂物的ar/au值也较高，故很难生成Tis0夹 -2.5 杂物 -3.0 5结论 -3.5 4.0-3.5-3.0-2.5-2.0-1.5-1.00.50 本文通过热力学计算和实验研究了1873K下 lga 钢液中Ti一A1脱氧平衡及夹杂物的生成，通过实验 图31873K下Ti一A0系夹杂物稳定区域图 得到：钢中Ti一A0系中，自由氧含量和Al含量平 Fig.3 Predominance area in the Ti-Al-O system at 1873K 衡.钢液中Ti一AI复合夹杂物粒子的生成主要由钢 成分控制为主要含Ti305和Al203的复合氧化物夹 液中ar:au控制.随着a;au的增加，夹杂物逐步 杂，必须控制钢液中ar,/au的值.而钢液中的Al0 由Al203转变为Ti305夹杂物.当钢液中自由氧含 趋近于平衡，根据式(2)和式(3)可以得到： 量较高时容易生成Ti305夹杂物；当钢液中自由氧 lg%略=-12.57 (5) 含量较低时很难生成Ti305夹杂物.计算结论和观 35 lg aria0=-17.56 (6) 察到的实验结果一致 根据式(5)和式(6)可以得到： ar/aau=10.48X01/6 参考文献 (7) 根据式(7)可以得到ar:/a和钢液中ao的关系图， [1]Takamura J.Roles of oxides in steels performance//Proceedings 如图4所示. of the 6th International Iron Steel Congress.Nagoya.1990: 591 20 [2]Mizoguchi S.Control of oxides as inoculants//Proceedings of the ■14炉实验数据 6th International Iron Steel Congress.Nagoya.1990:598 。5-8炉实验数据 15 [3]Sawai T.Effect of Zr on the precipitation of MnS in low carbon steels /Proceedings of the 6th International Iron &Steel Ti,O Congress.Nagoya.1990,605 0 [4]Hiroyuki.The transient stages of inclusion evolution during Al and/or Ti additions to molten iron.ISIJ Int,2007,47 (9):1265 ● [5]Pak JJ.Thermodynamics of titanium and oxygen dissolved in liq AL.O, uid iron equilibrated with titanium oxides.ISIJ Int,2007,47 (1):16 0010.020ni030.040050.06 [6]Sigworth G K,Elliot J F.The thermodynamics of liquid dilute iron alloys.Met Sci:1974,18:298 o [7]Kim W Y,Jo JO.Lee CO.et al.Thermodynamic relation be- 图4ar/au和ao平衡关系 tween aluminum and titanium in liquid iron.ISIJ Int,2008.48 Fig.4 Relationship between equilibrium values of ar a and ao (1):17 [8]Cho S W.Suito H.Assessment of calcium-oxygen equilibrium in 从图4可以看出，钢液中Ti一A1系夹杂物的生 liquid iron.ISIJ Int,1994,34(3):265 成受ar/a和ao的共同影响.当钢液中自由氧含 [9]Cha WY.MikiT,Sasaki Y,et al.Identification of titanium ox- 量较高时，钢液中控制生成Ti3O5夹杂物的ar:a1 ide phases equilibrated with liquid Fe-Ti alloy based on EBSD analysis.-1Sl,2006,46(7).987 值随αo变化不是很大，但是，当钢液中自由氧含量 [10]Cha WY.Nagasaka T.MikiT.et al.Equilibrium between tita- 很少时，钢液中控制生成Ti3O5夹杂物的a:/au值 nium and oxygen in liquid Fe-Tialloy coexisted with titanium ox- 随ao变化较大·通过前面的研究可知，钢液中ao ides at1873K.ISJ1t,2006,46(7):996图3 1873K 下 Ti－Al－O 系夹杂物稳定区域图 Fig．3 Predominance area in the T-i A-l O system at 1873K 成分控制为主要含 Ti3O5 和 Al2O3 的复合氧化物夹 杂‚必须控制钢液中 aT／i aAl的值．而钢液中的 Al－O 趋近于平衡‚根据式（2）和式（3）可以得到： lg a 2 Al a 3 O＝－12∙57 （5） lg a 3 Ti a 5 O＝－17∙56 （6） 根据式（5）和式（6）可以得到： aT／i aAl＝100∙43× a －1／6 O （7） 根据式（7）可以得到 aT／i aAl和钢液中 aO 的关系图‚ 如图4所示． 图4 aT／i aAl和 aO 平衡关系 Fig．4 Relationship between equilibrium values of aT／i aAl and aO 从图4可以看出‚钢液中 Ti－Al 系夹杂物的生 成受 aT／i aAl和 aO 的共同影响．当钢液中自由氧含 量较高时‚钢液中控制生成 Ti3O5 夹杂物的 aT／i aAl 值随 aO 变化不是很大．但是‚当钢液中自由氧含量 很少时‚钢液中控制生成 Ti3O5 夹杂物的 aT／i aAl值 随 aO 变化较大．通过前面的研究可知‚钢液中 aO 主要受 aAl控制‚且两者基本保持平衡．当钢液中自 由氧含量较高时‚Al 含量很少‚此时钢液中控制生 成 Ti3O5 夹杂物的 aT／i aAl值也较低‚故很容易生成 Ti3O5 夹杂物．相反‚当钢液中自由氧含量较低时‚ 钢液中 Al 含量会很高‚此时钢液中控制生成 Ti3O5 夹杂物的 aT／i aAl值也较高‚故很难生成 Ti3O5 夹 杂物． 5 结论 本文通过热力学计算和实验研究了1873K 下 钢液中 Ti－Al 脱氧平衡及夹杂物的生成．通过实验 得到：钢中 Ti－Al－O 系中‚自由氧含量和 Al 含量平 衡．钢液中 Ti－Al 复合夹杂物粒子的生成主要由钢 液中 aT／i aAl控制．随着 aT／i aAl的增加‚夹杂物逐步 由 Al2O3 转变为 Ti3O5 夹杂物．当钢液中自由氧含 量较高时容易生成 Ti3O5 夹杂物；当钢液中自由氧 含量较低时很难生成 Ti3O5 夹杂物．计算结论和观 察到的实验结果一致． 参 考 文 献 ［1］ Takamura J．Roles of oxides in steels performance∥ Proceedings of the 6th International Iron ＆ Steel Congress．Nagoya‚1990： 591 ［2］ Mizoguchi S．Control of oxides as inoculants∥ Proceedings of the 6th International Iron ＆ Steel Congress．Nagoya‚1990：598 ［3］ Sawai T．Effect of Zr on the precipitation of MnS in low carbon steels ∥ Proceedings of the 6th International Iron ＆ Steel Congress．Nagoya‚1990：605 ［4］ Hiroyuki．The transient stages of inclusion evolution during Al and／or Ti additions to molten iron．ISIJ Int‚2007‚47（9）：1265 ［5］ Pak J J．Thermodynamics of titanium and oxygen dissolved in liq￾uid iron equilibrated with titanium oxides． ISIJ Int‚2007‚47 （1）：16 ［6］ Sigworth G K‚Elliot J F．The thermodynamics of liquid dilute iron alloys．Met Sci‚1974‚18：298 ［7］ Kim W Y‚Jo J O‚Lee C O‚et al．Thermodynamic relation be￾tween aluminum and titanium in liquid iron．ISIJ Int‚2008‚48 （1）：17 ［8］ Cho S W‚Suito H．Assessment of calcium-oxygen equilibrium in liquid iron．ISIJ Int‚1994‚34（3）：265 ［9］ Cha W Y‚Miki T‚Sasaki Y‚et al．Identification of titanium ox￾ide phases equilibrated with liquid Fe-Ti alloy based on EBSD analysis．ISIJ Int‚2006‚46（7）：987 ［10］ Cha W Y‚Nagasaka T‚Miki T‚et al．Equilibrium between tita￾nium and oxygen in liquid Fe-Ti alloy coexisted with titanium ox￾ides at 1873K．ISIJ Int‚2006‚46（7）：996 第11期 杨成威等：1873K 下钢液中 Ti－Al 复合脱氧热力学分析及夹杂物生成 ·1393·