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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 .1391. 根据成分分为高Ti和低Ti两种，其化学成分见 观察窗、 表1. 一氩气密封盖 刚玉坩埚 表1母铁化学成分（质量分数） Table 1 Composition of raw material % 热电偶 类型C Si Mn P Ti 加热装置 高Ti0.10.251.20.010.160.00080.04 低Ti0.10.251.20.010.0080.00080.04 密封盖 具体实验过程如下，实验在管式电阻炉中进 执电偶 支架 行，冶炼容器采用Mg0坩埚，首先在升温前将1kg 金属基料放入坩埚，同时配加适量的F3O4控制钢 液初始氧含量，然后向炉膛通入氩气20min净化炉 膛内气氛，使反应始终在氩气气氛保护下进行，通 图1实验用管式电阻炉结构图 入氩气20min后，管式电阻炉开始升温（室温到 Fig.I Structure of a tubular resistance furnace used in experiments 1273K时升温速率为16.67K·mim1,1273~ 1873K时升温速率为6.67Kmim)当温度升至 用SC砂纸打磨、抛光制备成电镜样，在扫描电镜上 1873K时，向钢液中配加适量铝锰铁，控制钢中 观察得到夹杂物粒子的形貌，并用能谱仪分析其主 [Al]的含量，铝锰铁加入完毕，保温40min后即采 要成分 用固体电解质定氧探头测定氧活度α0，并结束治 2实验结果 炼，各成分钢样结束治炼后，均采用随炉冷却（冷却 速率为l5Kmin1)·实验通过调节母铁配比来控 实验共进行了八炉，实验炉次试样化学成分及 制Ti含量，实验用管式电阻炉见图1. 定氧结果如表2所示.每个试样在扫描电镜上随机 将实验得到的试样分为两部分：一部分用于化 观测了25个夹杂物.试样中夹杂物成分如表3 学成分分析；另一部分切割为10cm×10cm大小， 所示 表2实验炉次试样化学成分及定氧结果 Table 2 Chemical composition of experimental steel and measuring results of oxygen 质量分数/% 系列 炉号 C 号 Mn P T 形 8 高AI 0.090 0.16 1.26 0.01 0.0062 0.037 0.0140 0.00097 高Ti 2 0.077 0.24 1.28 0.10 0.0140 0.038 0.0150 0.00073 高AL 记 0.094 0.10 1.08 0.11 0.0012 0.040 0.0050 0.00169 低Ti 0.100 0.01 1.06 0.11 0.0010 0.040 0.0023 0.00255 低AI 5 0.036 0.094 1.00 0.10 0.0240 0.0420 0.0020 0.0022 高Ti 公 0.140 0.20 1.12 0.13 0.0240 0.040 0.0020 0.0030 低AI 0.067 0.21 1.20 0.0096 0.0035 0.040 0.0004 0.0043 低Ti 8 0.073 0.15 1.09 0.0096 0.0029 0.044 0.0005 0.0057 表3实验各炉次试样夹杂物成分 在高A1试样中，第1炉试样中夹杂物为镁铝尖 Table 3 Composition of inclusions in every sample 晶石，第3炉夹杂物为纯A203和极少量镁铝尖晶 试样夹杂物中各元素的平均原子分数/% 系列炉号 石，第2和第4炉夹杂物为纯Al203、Mn0和极少量 Mg Ti Mn 镁铝尖晶石，前四炉试样夹杂物中基本不含有Ti. 高AI 1 45.6048.76 0.620.04 2.34 高Ti21.3784.571.573.22 0.209.07 在低A1实验中，试样中的夹杂物主要是含钛氧化物 高A134.1078.61 7.640.009.61 和A203的复合夹杂物.根据前人的研究可，钢液 低Ti45.1570.33 5.740.2018.59 中Ti的质量分数小于0.25%时，生成的钛氧化物 低A150.7121.09 2.8363.496.88 高Ti61.7824.760.2114.0744.59 28.08 为Ti3O5·在本实验中，钢液中Ti的质量分数均小 低A170.066.156.295.2946.3035.95 于0.25%，故可以认为试样中钛氧化物为Ti305夹 低Ti85.9316.982.0236.3919.3140.58 杂，第5和第6炉夹杂物为Ti305、Al203和Mn0;根据成分分为高 Ti 和低 Ti 两种其化学成分见 表1． 表1 母铁化学成分（质量分数） Table1 Composition of raw material ％ 类型 C Si Mn P Ti Al V 高 Ti 0∙1 0∙25 1∙2 0∙01 0∙16 0∙0008 0∙04 低 Ti 0∙1 0∙25 1∙2 0∙01 0∙008 0∙0008 0∙04 具体实验过程如下．实验在管式电阻炉中进 行冶炼容器采用 MgO 坩埚．首先在升温前将1kg 金属基料放入坩埚同时配加适量的 Fe3O4 控制钢 液初始氧含量然后向炉膛通入氩气20min 净化炉 膛内气氛使反应始终在氩气气氛保护下进行．通 入氩气20min 后管式电阻炉开始升温（室温到 1273K 时 升 温 速 率 为 16∙67 K ·min －11273～ 1873K时升温速率为6∙67K·min －1）．当温度升至 1873K 时向钢液中配加适量铝锰铁控制钢中 ［Al］的含量．铝锰铁加入完毕保温40min 后即采 用固体电解质定氧探头测定氧活度 aO并结束冶 炼．各成分钢样结束冶炼后均采用随炉冷却（冷却 速率为15K·min －1）．实验通过调节母铁配比来控 制 Ti 含量．实验用管式电阻炉见图1． 将实验得到的试样分为两部分：一部分用于化 学成分分析；另一部分切割为10cm×10cm 大小 图1 实验用管式电阻炉结构图 Fig．1 Structure of a tubular resistance furnace used in experiments 用 SiC 砂纸打磨、抛光制备成电镜样在扫描电镜上 观察得到夹杂物粒子的形貌并用能谱仪分析其主 要成分． 2 实验结果 实验共进行了八炉实验炉次试样化学成分及 定氧结果如表2所示．每个试样在扫描电镜上随机 观测了25个夹杂物．试样中夹杂物成分如表3 所示． 表2 实验炉次试样化学成分及定氧结果 Table2 Chemical composition of experimental steel and measuring results of oxygen 系列 炉号 质量分数／％ C Si Mn P Ti V Al aO 高 Al 1 0∙090 0∙16 1∙26 0∙01 0∙0062 0∙037 0∙0140 0∙00097 高 Ti 2 0∙077 0∙24 1∙28 0∙10 0∙0140 0∙038 0∙0150 0∙00073 高 Al 3 0∙094 0∙10 1∙08 0∙11 0∙0012 0∙040 0∙0050 0∙00169 低 Ti 4 0∙100 ＜0∙01 1∙06 0∙11 0∙0010 0∙040 0∙0023 0∙00255 低 Al 5 0∙036 0∙094 1∙00 0∙10 0∙0240 0∙0420 0∙0020 0∙0022 高 Ti 6 0∙140 0∙20 1∙12 0∙13 0∙0240 0∙040 0∙0020 0∙0030 低 Al 7 0∙067 0∙21 1∙20 0∙0096 0∙0035 0∙040 0∙0004 0∙0043 低 Ti 8 0∙073 0∙15 1∙09 0∙0096 0∙0029 0∙044 0∙0005 0∙0057 表3 实验各炉次试样夹杂物成分 Table3 Composition of inclusions in every sample 系列 炉号 试样夹杂物中各元素的平均原子分数／％ Mg Al Si S Ti Mn 高 Al 1 45∙60 48∙76 － 0∙62 0∙04 2∙34 高 Ti 2 1∙37 84∙57 1∙57 3∙22 0∙20 9∙07 高 Al 3 4∙10 78∙61 － 7∙64 0∙00 9∙61 低 Ti 4 5∙15 70∙33 － 5∙74 0∙20 18∙59 低 Al 5 0∙71 21∙09 － 2∙83 63∙49 6∙88 高 Ti 6 1∙78 24∙76 0∙21 14∙07 44∙59 28∙08 低 Al 7 0∙06 6∙15 6∙29 5∙29 46∙30 35∙95 低 Ti 8 5∙93 16∙98 2∙02 36∙39 19∙31 40∙58 在高 Al 试样中第1炉试样中夹杂物为镁铝尖 晶石第3炉夹杂物为纯 Al2O3 和极少量镁铝尖晶 石第2和第4炉夹杂物为纯 Al2O3、MnO 和极少量 镁铝尖晶石前四炉试样夹杂物中基本不含有 Ti． 在低 Al 实验中试样中的夹杂物主要是含钛氧化物 和 Al2O3 的复合夹杂物．根据前人的研究［5］钢液 中 Ti 的质量分数小于0∙25％时生成的钛氧化物 为 Ti3O5．在本实验中钢液中 Ti 的质量分数均小 于0∙25％故可以认为试样中钛氧化物为 Ti3O5 夹 杂．第5和第6炉夹杂物为 Ti3O5、Al2O3 和 MnO； 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 ·1391·