王唐林等：新型A1基复合脱氧剂脱氧效果研究 569· 中易上浮到钢液表面，造成脱氧效率低：另外，其脱氧 的熔化温度及其在钢液温度下的黏度值(1600℃). 产物AL,0,性脆，轧制后易形成具有尖锐棱角的夹杂 图2为四元氧化物渣系的熔化温度和黏度 物，恶化钢的疲劳抗力，缩短钢的使用寿命，同时还会 (1600℃)随Mg0添加量的变化趋势.从图中可以看 影响钢材的力学性能，降低钢材的高温强度.鉴于 出：四元渣系的熔化温度随Mg0含量的增加先降低， 铝脱氧存在的不足，一些治金研究工作者尝试使用 而后上升，配加量在5%~6%时，熔点最低：其在钢液 合金脱氧剂代替A!作为炼钢终脱氧剂对钢液进行脱 中的黏度值随着Mg0的添加几乎呈线性减小.根据 氧，例如用AIMg合金团、SiBaAl合金圆和SiAlBaFe 以上计算，并同时考虑氧化物渣系的碱度，可以确定 合金⑨，基本上能满足炼钢脱氧的要求，使钢的质量 Al,O,Ca0Si0,-Mg0四元氧化物渣系满足低熔点、 得到改善，尤其对连铸钢可防止或避免连铸时水口 低黏度及较高碱度要求的最佳理论质量配比范围为 结瘤1a 5%~6%Mg0、12%~16%Al,03、38%~42%Ca0和 合金脱氧虽然能提高脱氧剂的利用率，但脱氧成 36%~40%Si02. 本高，且不易对脱氧产物起到变性的作用.本文研制 1340 0.38 了一种以铝作为有效脱氧成分和多元氧化物渣系作为 1320 一熔化温度 0.36 载体的新型复合脱氧剂，旨在通过强脱氧元素A!脱除 一·一度 0.34 钢液中的溶解氧，同时通过低熔点和高碱度氧化物渣 1300 0.32 系原位吸收脱氧产物山0，夹杂，使其从钢液中快速 0.30 0.28 排出，达到降低钢中总氧含量且提高钢材纯净度的目 的，进而改善钢材质量. 装1260 0.24 1240 0.22 1复合脱氧剂制备 0.20 12200 345 018 1.1四元氧化物系配比计算 e(Mgo)/ 为保证复合脱氧剂在加入钢液后能快速地熔解到 图2四元氧化物渣系熔化温度、黏度与M0含量关系 钢液中，达到充分脱氧并快速吸收脱氧产物A山，0，的 Fig.2 Relationships of the melting temperature and viscosity of ox- 效果，要求配加氧化物渣系具有高碱度和低熔点，并且 ides slag with Mgo content 在钢液中有较好的流动性.图1为利用FactSage6.3 1.2实验原料及制备方法 热力学软件计算得到的A山，0Ca0-Si02三元氧化物 1.2.1实验材料 系的液相区图.从图中1300℃低温液相区可以确定 实验所用A1粉粒度为100~200目，性状为灰色 Al,0,Ca0-SiO2三元低熔点渣系质量配比范围为 粉末，纯度≥99.0%.实验所用纯铁纯度≥99.5%，化 12%~18%AL,0,、25%~45%Ca0和35%~60% 学成分如表1所示. S0,.在该范围内选定三元氧化物渣系配比为14% 表1纯铁化学成分（质量分数） Al,0,、42%Ca0和38%Si02,并在此基础上配加 Table 1 Chemical composition of pure iron % MgO,利用FactSage6.3热力学软件计算出Al,03一 C Si Mn Ca0SiO2-Mg0四元氧化物渣系在不同Mg0含量时 0.0072 0.012 <0.10.00720.0092 0.036 ALO 实验制备所用的Mg0、AL,0、Ca0和SiO2均为分 0.9 0.1 析纯氧化物，性状为白色粉末或白色颗粒状粉末，粒度 08 0.2 ≤100目. > 0.3 1.2.2复合脱氧剂制备 0.6 0.4 氧化物渣系作为载体，要求具有低熔点、低黏度以 1600℃ 5% 及较高的碱度，以保证其能在钢液中熔化后具有好的流 0.4 500 03 动性，达到吸收脱氧产物的效果，1作为有效脱氧组分， 0.7 要求能在氧化物渣系中均匀分布，达到经济有效脱除溶 0.2 0.8 0.1 解氧的目的，同时要求复合脱氧剂有一定的强度.通过 0.9 实验研究了烧结温度、烧结时间以及A山配加量对复合 Sio 0.90.80.70.60.50.40.30.20.1 (Ca0 脱氧剂制备的影响后发现：配加50%铝的复合脱氧剂在 图1 A山O3-Ca0-SiO2液相区图 700℃下烧结2h的成品，在物性及脱氧效果方面都最 Fig.I Liquid phase area diagram of the Al2 03-Cao-SiO,system王唐林等: 新型 Al 基复合脱氧剂脱氧效果研究 中易上浮到钢液表面，造成脱氧效率低; 另外，其脱氧 产物 Al2O3 性脆，轧制后易形成具有尖锐棱角的夹杂 物，恶化钢的疲劳抗力，缩短钢的使用寿命，同时还会 影响钢材的力学性能，降低钢材的高温强度［3--6］． 鉴于 铝脱氧存在的不足，一些冶金研究工作者尝试使用 合金脱氧剂代替 Al 作为炼钢终脱氧剂对钢液进行脱 氧，例 如 用 AlMg 合 金［7］、SiBaAl 合金［8］ 和 SiAlBaFe 合金［9］，基本上能满足炼钢脱氧的要求，使钢的质量 得到改善，尤其对连铸钢可防止或避免连铸时水口 结瘤［10］． 合金脱氧虽然能提高脱氧剂的利用率，但脱氧成 本高，且不易对脱氧产物起到变性的作用． 本文研制 了一种以铝作为有效脱氧成分和多元氧化物渣系作为 载体的新型复合脱氧剂，旨在通过强脱氧元素 Al 脱除 钢液中的溶解氧，同时通过低熔点和高碱度氧化物渣 系原位吸收脱氧产物 Al2O3 夹杂，使其从钢液中快速 排出，达到降低钢中总氧含量且提高钢材纯净度的目 的，进而改善钢材质量． 1 复合脱氧剂制备 图 1 Al2O3 --CaO--SiO2 液相区图 Fig． 1 Liquid phase area diagram of the Al2O3 --CaO--SiO2 system 1. 1 四元氧化物系配比计算 为保证复合脱氧剂在加入钢液后能快速地熔解到 钢液中，达到充分脱氧并快速吸收脱氧产物 Al2O3 的 效果，要求配加氧化物渣系具有高碱度和低熔点，并且 在钢液中有较好的流动性． 图 1 为利用 FactSage 6. 3 热力学软件计算得到的 Al2O3 --CaO--SiO2 三元氧化物 系的液相区图． 从图中 1300 ℃ 低温液相区可以确定 Al2O3 --CaO--SiO2 三元低熔点渣系质量配比范围为 12% ～ 18% Al2O3、25% ～ 45% CaO 和 35% ～ 60% SiO2 ． 在该范围内选定三元氧化物渣系配比为 14% Al2O3、42% CaO 和 38% SiO2，并 在此基础上配加 MgO，利 用 FactSage 6. 3 热 力 学 软 件 计 算 出 Al2O3 -- CaO--SiO2 --MgO 四元氧化物渣系在不同 MgO 含量时 的熔化温度及其在钢液温度下的黏度值( 1600 ℃ ) ． 图 2 为四元氧化物渣系 的熔化温度和黏度 ( 1600 ℃ ) 随 MgO 添加量的变化趋势． 从图中可以看 出: 四元渣系的熔化温度随 MgO 含量的增加先降低， 而后上升，配加量在 5% ～ 6% 时，熔点最低; 其在钢液 中的黏度值随着 MgO 的添加几乎呈线性减小． 根据 以上计算，并同时考虑氧化物渣系的碱度，可以确定 Al2O3 --CaO--SiO2 --MgO 四元氧化物渣系满足低熔点、 低黏度及较高碱度要求的最佳理论质量配比范围为 5% ～ 6% MgO、12% ～ 16% Al2O3、38% ～ 42% CaO 和 36% ～ 40% SiO2 ． 图 2 四元氧化物渣系熔化温度、黏度与 MgO 含量关系 Fig． 2 Ｒelationships of the melting temperature and viscosity of ox￾ides slag with MgO content 1. 2 实验原料及制备方法 1. 2. 1 实验材料 实验所用 Al 粉粒度为 100 ～ 200 目，性状为灰色 粉末，纯度≥99. 0% ． 实验所用纯铁纯度≥99. 5% ，化 学成分如表 1 所示． 表 1 纯铁化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of pure iron % C Si Mn P S Al 0. 0072 0. 012 ＜ 0. 1 0. 0072 0. 0092 0. 036 实验制备所用的 MgO、Al2O3、CaO 和 SiO2 均为分 析纯氧化物，性状为白色粉末或白色颗粒状粉末，粒度 ≤100 目． 1. 2. 2 复合脱氧剂制备 氧化物渣系作为载体，要求具有低熔点、低黏度以 及较高的碱度，以保证其能在钢液中熔化后具有好的流 动性，达到吸收脱氧产物的效果，Al 作为有效脱氧组分， 要求能在氧化物渣系中均匀分布，达到经济有效脱除溶 解氧的目的，同时要求复合脱氧剂有一定的强度． 通过 实验研究了烧结温度、烧结时间以及 Al 配加量对复合 脱氧剂制备的影响后发现: 配加 50% 铝的复合脱氧剂在 700 ℃下烧结 2 h 的成品，在物性及脱氧效果方面都最 · 965 ·