◆172 北京科技大学学报 第33卷 (5)钢中夹杂物向较低熔点夹杂物转变程度随 3推广应用 钢液T[O]含量降低而提高，当RH精炼结束钢液T 本研究成果在提钒炼钢厂除重轨钢、高碳硬线 [0]由14.1×10-6降低至11×10-6以下时，夹杂物 钢外的主要专项品种上得到了推广应用，其中重点 的Al,03/Ca0比值平均可由2.1降低至1.05左右， 试制了4×10t20 CrMnTiH齿轮钢，检验的35炉连 CaS的质量分数增加至10%左右. 铸坯T[0]的质量分数范围为11×10-6~18× 参考文献 10-6,平均14.7×10-6，满足用户要求的≤20× 10-6,采用连轧工艺轧制成规格为中30mm~中75 [1]Ohta H.Suito H.Activities in Ca0-MgO-Al2O3 slags and deoxi- dation equilibria of Al,Mg and Ca./S//Int.1996.36(8):983 mm的棒材后，非金属夹杂物和机械性能检验均满 [2]Sigworth G K,Elliott J F.The thermodynamics of liquid dilute i- 足GB/T5216一2004标准及用户协议要求. ron alloys.Met Sci,1974,8(1)298 [3]Suito H.Inoue R.Thermodynamics on control of inclusions com- 4结论 position in ultra-clean steels.IS//Int,1996,36(5):528 (I)热力学计算表明，20CMoH齿轮钢中具有 [4]Cheng X W.Deoxidation of Steelmaking Process.Beijing:Metal- lurgical Industry Press.1991. 较高塑性的非金属夹杂物成分为：Si020%~10%, (陈襄武.炼钢过程的脱氧.北京：冶金工业出版社，1991) Al,0322%~55%,Ca042%~60%,Mg05%~ [5]Ohta H.Suito H.Activities in MnO-i02Al2O3 slags and deoxi- 10%,与之平衡时钢液中铝质量分数大于0.020%， dation equilibria of Mn and Si.Metall Mater Trans B.1996.27 钙质量分数>0.7×10-6，ao为0.0005%左右.选 (2):263 择组成为Ca0>40%、A山，03≤37%、Mg010%、 [6]Qu Y.Principles of Steelmaking.Beijing:Metallurgical Industry Press,1980 (%Ca0+%Mg0)19%Si02为10、Si02尽量低的渣 (曲英.炼钢学原理.北京：冶金工业出版社，1980) 系，钢中A山，03、Mg0·AL,O,夹杂物可转变为低熔点的 [7]Le TT,Ichikawa M.Optimization of calcium treatment at Dofas- 钙铝酸盐.将计算结果应用于齿轮钢生产，钢中T[0] col /Proceedings of the Second Canada-apan Symposium on Mod- 得到有效控制，并获得了低熔点钙铝酸盐类夹杂物. ern Steelmaking and Casting Techniques.Toronto,1994:29 (2)炉外精炼炉渣碱度对钢液T[0]含量有重 [8]Schade J.Measurement of steel cleanliness.Steel Technol Int, 19931994:149 要影响，炉渣Ca0/SiO2在3.0~8.5范围时，LF精 [9]MePherson N A.McLean A.Non-metallic inclusion in continuous 炼和RH精炼结束时钢水T[O]含量均随炉渣碱度 cast steel.Continuous Cast.1995,7:1 增加而降低，但当碱度超过8.5后，其对钢水T[0] [10]Zhang J.Thermodynamic calculation of Metallurgical Melt.Bei- 含量的影响变得不再显著 jing:Metallurgical Industry Press,1994 (3)在炉渣Ca01A山203大于1.8~1.9，即 (张鉴.冶金熔体的计算热力学.北京：冶金工业出版社， AL,0,的质量分数低于25%时，T[0]含量随炉渣 1994) [11]Hang X G.Principles of Iron and Steel Metallurgy.Beijing:Met- Al203含量的减少而降低.而当Ca0/Al,03低于 allurgical Industry Press,1981 1.8~1.9,即炉渣A山203超过25%后，T[0]含量随 (黄希枯.钢铁冶金原理.北京：治金工业出版社，1981) 炉渣A山203含量增加而降低，即采用高A山03含量 [12] Rein R H.Chipman J.Activities in the liquid solution SiO- 的炉渣对降低T[0]含量有利. Ca0-MgO-Al2O;at 1600 C.Trans Metall Soe AIME,1965.233 (4)在炉外精炼过程，钢中夹杂物按“A山203系 (2):415 [13]Todoroki H.Mizuno K.Effect of silica in slag on inclusion com- 夹杂物→Mg0-A山03系夹杂物→CaO-Mg0-Al,03 positions in 304 stainless steel deoxidized with aluminum.IS// 系夹杂物”顺序，而Mg0一AL03系夹杂物向Ca0- ml,2004,44(8):1350 Mg0-A山，03系夹杂物转变是由外向内逐步进行，反 [14]lISI.IISI Study on Clean Steel-State of the Art and Process Tech- 应速度相对较慢，致使LF精炼结束时钢中仍存在 nology in Clean Steelmaking.The Chinese Society for Metals, Transl.Beijing:Metallurgical Industry Press.2006 许多尚未转变的Mg0一A山，03系夹杂物，通过钙处理 (国际钢铁协会.洁净钢一洁净钢生产工艺技术.中国金 可以加快夹杂物转变 属学会译.北京：治金工业出版社，2006)北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 3 推广应用 本研究成果在提钒炼钢厂除重轨钢、高碳硬线 钢外的主要专项品种上得到了推广应用，其中重点 试制了 4 × 104 t 20CrMnTiH 齿轮钢，检验的 35 炉连 铸坯 T［O］的质量分数范围为 11 × 10 － 6 ～ 18 × 10 － 6 ，平均 14. 7 × 10 － 6 ，满足用户要求的 ≤20 × 10 － 6 ，采用连轧工艺轧制成规格为 30 mm ～ 75 mm 的棒材后，非金属夹杂物和机械性能检验均满 足 GB /T5216—2004 标准及用户协议要求． 4 结论 ( 1) 热力学计算表明，20CrMoH 齿轮钢中具有 较高塑性的非金属夹杂物成分为: SiO2 0% ～ 10% ， Al2O3 22% ～ 55% ，CaO 42% ～ 60% ，MgO 5% ～ 10% ，与之平衡时钢液中铝质量分数大于 0. 020% ， 钙质量分数 ＞ 0. 7 × 10 － 6 ，a［O］为 0. 000 5% 左右． 选 择组 成 为 CaO ＞ 40% 、Al2O3 ≤ 37% 、MgO10% 、 ( % CaO + % MgO) /% SiO2 为 10、SiO2 尽量低的渣 系，钢中 Al2O3、MgO·Al2O3 夹杂物可转变为低熔点的 钙铝酸盐． 将计算结果应用于齿轮钢生产，钢中 T［O］ 得到有效控制，并获得了低熔点钙铝酸盐类夹杂物． ( 2) 炉外精炼炉渣碱度对钢液 T［O］含量有重 要影响，炉渣 CaO/SiO2 在 3. 0 ～ 8. 5 范围时，LF 精 炼和 RH 精炼结束时钢水 T［O］含量均随炉渣碱度 增加而降低，但当碱度超过 8. 5 后，其对钢水 T［O］ 含量的影响变得不再显著． ( 3) 在 炉 渣 CaO/Al2O3 大 于 1. 8 ～ 1. 9，即 Al2O3 的质量分数低于 25% 时，T［O］含量随炉渣 Al2O3 含量的减少而降低． 而当 CaO/Al2O3 低于 1. 8 ～ 1. 9，即炉渣 Al2O3 超过 25% 后，T［O］含量随 炉渣 Al2O3 含量增加而降低，即采用高 Al2O3 含量 的炉渣对降低 T［O］含量有利． ( 4) 在炉外精炼过程，钢中夹杂物按“Al2O3 系 夹杂物→MgO--Al2O3 系夹杂物→CaO--MgO--Al2O3 系夹杂物”顺序，而 MgO--Al2O3 系夹杂物向 CaO-- MgO--Al2O3 系夹杂物转变是由外向内逐步进行，反 应速度相对较慢，致使 LF 精炼结束时钢中仍存在 许多尚未转变的 MgO--Al2O3 系夹杂物，通过钙处理 可以加快夹杂物转变． ( 5) 钢中夹杂物向较低熔点夹杂物转变程度随 钢液 T［O］含量降低而提高，当 RH 精炼结束钢液 T ［O］由 14. 1 × 10 － 6 降低至 11 × 10 － 6 以下时，夹杂物 的 Al2O3 /CaO 比值平均可由 2. 1 降低至 1. 05 左右， CaS 的质量分数增加至 10% 左右． 参 考 文 献 ［1］ Ohta H，Suito H． Activities in CaO-MgO-Al2O3 slags and deoxi￾dation equilibria of Al，Mg and Ca． ISIJ Int，1996，36( 8) : 983 ［2］ Sigworth G K，Elliott J F． The thermodynamics of liquid dilute i￾ron alloys． Met Sci，1974，8( 1) : 298 ［3］ Suito H，Inoue R． Thermodynamics on control of inclusions com￾position in ultra-clean steels． ISIJ Int，1996，36( 5) : 528 ［4］ Cheng X W． Deoxidation of Steelmaking Process． Beijing: Metal￾lurgical Industry Press，1991． ( 陈襄武． 炼钢过程的脱氧． 北京: 冶金工业出版社，1991) ［5］ Ohta H，Suito H． Activities in MnO-SiO2 -Al2O3 slags and deoxi￾dation equilibria of Mn and Si． Metall Mater Trans B，1996，27 ( 2) : 263 ［6］ Qu Y． Principles of Steelmaking． Beijing: Metallurgical Industry Press，1980 ( 曲英． 炼钢学原理． 北京: 冶金工业出版社，1980) ［7］ Le T T，Ichikawa M． Optimization of calcium treatment at Dofas￾co / /Proceedings of the Second Canada-Japan Symposium on Mod￾ern Steelmaking and Casting Techniques． Toronto，1994: 29 ［8］ Schade J． Measurement of steel cleanliness． Steel Technol Int， 1993-1994: 149 ［9］ McPherson N A，McLean A． Non-metallic inclusion in continuous cast steel． Continuous Cast，1995，7: 1 ［10］ Zhang J． Thermodynamic calculation of Metallurgical Melt． Bei￾jing: Metallurgical Industry Press，1994 ( 张鉴． 冶金熔体的计算热力学． 北京: 冶金工业出版社， 1994) ［11］ Hang X G． Principles of Iron and Steel Metallurgy． Beijing: Met￾allurgical Industry Press，1981 ( 黄希祜． 钢铁冶金原理． 北京: 冶金工业出版社，1981) ［12］ Rein R H，Chipman J． Activities in the liquid solution SiO2 - CaO-MgO-Al2O3 at 1600 ℃ ． Trans Metall Soc AIME，1965，233 ( 2) : 415 ［13］ Todoroki H，Mizuno K． Effect of silica in slag on inclusion com￾positions in 304 stainless steel deoxidized with aluminum． ISIJ Int，2004，44( 8) : 1350 ［14］ IISI． IISI Study on Clean Steel—State of the Art and Process Tech￾nology in Clean Steelmaking． The Chinese Society for Metals， Transl． Beijing: Metallurgical Industry Press，2006 ( 国际钢铁协会． 洁净钢———洁净钢生产工艺技术． 中国金 属学会译． 北京: 冶金工业出版社，2006) ·172·