·1266 北京科技大学学报 第34卷 在本文实验条件下，假设钙处理后钢中复合夹 验中低钙处理能够完成夹杂物改性的原因 杂物转变成低熔点12Ca0·7AL,03夹杂物，根据文 [%Cal=0.0001 献几4-15]提供的活度相互作用系数、反应吉布斯自 10- 由能等热力学数据，计算出Ca一Mg一A一O0体系的稳定 Mgo 区域如图7所示（由于12Ca07Al,03/l203的边界线 MgO.ALO. 处于(A].)>1%的位置，因此未在图7标出) Mg0/Mg0·AL2O3边界： 12Ca0·7A1,0 4(MgO)+2[A1]=(Mg0·AL,03)+3Mg], 10- 1gK=-33.09+50880/T (6) 103 102 Mg0Al203/12Ca07Al203边界： [%A 4(12Ca07AL,03)+33Mg]+10[A]= 图7Ca-Mg一A-0体系平衡图 33(Mg0·Al,03)+48[Ca], Fig.7 Equilibrium diagram of Ca-Mg-Al-0 system lgK=346.4-665020/T (7) 3.4热轧板中夹杂物的统计分析 12Ca07Al203/Al,03边界： 钢液浇注过程的二次氧化以及铸坯的凝固偏 (12Ca07AL,03)+8[Al]=11(AL,03)+12[Ca], 析，均有可能导致铸坯和钢板中再次出现A山，03和 lgK=-21.13-116120/T. (8) Mns夹杂物.为了了解夹杂物的控制效果，在热轧 由图7可知，当钢中酸溶铝的质量分数为 板卷上取样，利用ASPEX电镜进行统计分析，结果 0.04%,镁的质量分数小于0.002%，钢中只要有 如表4所示.由表4可知，热轧板中夹杂物的类型 0.0001%的钙，镁铝尖晶石就会转变成液态的 较为复杂，但除了存在个别小尺寸的块状Al,03,并 12Ca0·7Al,0,·表明钙对Ca0-Mg0-Al,03及Mg0- 未发现单相的MnS,可认为三种喂线量均能实现夹 A山20复合夹杂物的改性是易于实现的，这也是实 杂物的改性目标. 表4热轧板中大于1m的夹杂物的类型及所占比例 Table 4 Proportion of various inclusions larger than I um in steel plates 检测面积/ 夹杂物所占百分比/% 炉次 夹杂物总数 mm? A MnS CA CaS-CA CaS-CMA CaS-Ca0 CA-(Mn,Ca)S 第1炉 1608 102 0.4 0 16 44 第2炉 1301 90 0.2 0 13 48 7 21 10 第3炉 1447 98 0.3 0 18 45 9 10 17 注：A一A203:C—Ca0:M一Mg0. 参考文献 4结论 [1]Wang X H.Discussion on proper refining process for heavy plate (1)炉渣碱度为8~10，w(TFe0+Mn0)< /Proceedings of National Steelmaking-Continuous Casting Tech- 1%,w(Ca0)/w(AL,03)值为1.5~2，钢中酸溶铝的 nology Meeting.Beijing,2008:14 (王新华.适用于中厚板类钢种的合理炉外精炼工艺探讨/ 质量分数为0.03%~0.05%时，渣一钢反应促使 炼钢-连铸生产技术会议文集.北京，2008：14) AL,03转变成CaO-Mg0-AL,03复合夹杂物和少量 2]Kushida T,Higuchi Y,Numata M,et al.Advanced technologies 的Mg0·A山，O3尖晶石，钙处理前钢中未发现单相的 of high strength linepipe for sour service.Sumitomo Search,1996 A山203夹杂物. (58):24 B] (2)钙线喂入量每炉500m和300m的炉次夹 Zhang Y R,Dong C F,Li X G,et al.Hydrogen induced cracking behaviors of X70 pipeline steel and its welds under electrochemical 杂物转变成Ca0-Al20,CaS类型，而喂入800m硅 charging.Acta Metall Sin,2006,42(5):521 钙线的炉次夹杂物主要以Cas-Ca0类型存在. (张颖瑞，董超芳，李晓刚，等.电化学充氢条件下X70管线 钢及其焊缝的氢致开裂行为.金属学报，2006,42(5)：521) (3)在实验条件下，热轧板内除存在个别小尺 4]Liu J H,W H J,Bao Y P,et al.Evaluation standard of calcium 寸的块状Al,03,并未发现单相的MnS,每炉300m treatment in high grade pipeline steel.J Unir Sci Technol Beijing, 的喂线量能够达到夹杂物的改性目的 2010,32(3):312北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 在本文实验条件下，假设钙处理后钢中复合夹 杂物转变成低熔点 12CaO·7Al2O3 夹杂物，根据文 献［14--15］提供的活度相互作用系数、反应吉布斯自 由能等热力学数据，计算出 Ca--Mg--Al--O 体系的稳定 区域如图7 所示( 由于 12CaO·7Al2O3 /Al2O3 的边界线 处于 w( ［Al］s) ＞1%的位置，因此未在图7 标出) ． MgO/MgO·Al2O3 边界: 4( MgO) + 2［Al］ (  MgO·Al2O3 ) + 3［Mg］， lgK = － 33. 09 + 50 880 /T． ( 6) MgO·Al2O3 /12CaO·7Al2O3 边界: 4( 12CaO·7Al2O3 ) + 33［Mg］+ 10［Al］ 33( MgO·Al2O3 ) + 48［Ca］， lgK = 346. 4 － 665 020 /T． ( 7) 12CaO·7Al2O3 /Al2O3 边界: ( 12CaO·7Al2O3 ) + 8［Al］= 11( Al2O3 ) + 12［Ca］， lgK = － 21. 13 － 116 120 /T． ( 8) 由图 7 可 知，当钢中酸溶铝的质量分数为 0. 04% ，镁的质量分数小于 0. 002% ，钢中只要有 0. 000 1% 的 钙，镁铝尖晶石就会转变成液态的 12CaO·7Al2O3 ． 表明钙对 CaO--MgO--Al2O3 及 MgO -- Al2O3 复合夹杂物的改性是易于实现的，这也是实 验中低钙处理能够完成夹杂物改性的原因． 图 7 Ca--Mg--Al--O 体系平衡图 Fig． 7 Equilibrium diagram of Ca-Mg-Al-O system 3. 4 热轧板中夹杂物的统计分析 钢液浇注过程的二次氧化以及铸坯的凝固偏 析，均有可能导致铸坯和钢板中再次出现 Al2O3 和 MnS 夹杂物． 为了了解夹杂物的控制效果，在热轧 板卷上取样，利用 ASPEX 电镜进行统计分析，结果 如表 4 所示． 由表 4 可知，热轧板中夹杂物的类型 较为复杂，但除了存在个别小尺寸的块状 Al2O3，并 未发现单相的 MnS，可认为三种喂线量均能实现夹 杂物的改性目标． 表 4 热轧板中大于 1 μm 的夹杂物的类型及所占比例 Table 4 Proportion of various inclusions larger than 1 μm in steel plates 炉次 夹杂物总数 检测面积/ mm2 夹杂物所占百分比/% A MnS CA CaS--CA CaS--CMA CaS--CaO CA--( Mn，Ca) S 第 1 炉 1 608 102 0. 4 0 16 44 3 31 4 第 2 炉 1 301 90 0. 2 0 13 48 7 21 10 第 3 炉 1 447 98 0. 3 0 18 45 9 10 17 注: A—Al2O3 ; C—CaO; M—MgO． 4 结论 ( 1) 炉渣碱 度 为 8 ～ 10，w ( TFeO + MnO) ＜ 1% ，w( CaO) /w( Al2O3 ) 值为 1. 5 ～ 2，钢中酸溶铝的 质量分 数 为 0. 03% ～ 0. 05% 时，渣--钢 反 应 促 使 Al2O3 转变成 CaO--MgO--Al2O3 复合夹杂物和少量 的 MgO·Al2O3 尖晶石，钙处理前钢中未发现单相的 Al2O3 夹杂物． ( 2) 钙线喂入量每炉 500 m 和 300 m 的炉次夹 杂物转变成 CaO--Al2O3--CaS 类型，而喂入 800 m 硅 钙线的炉次夹杂物主要以 CaS--CaO 类型存在． ( 3) 在实验条件下，热轧板内除存在个别小尺 寸的块状 Al2O3，并未发现单相的 MnS，每炉 300 m 的喂线量能够达到夹杂物的改性目的． 参 考 文 献 ［1］ Wang X H． Discussion on proper refining process for heavy plate / / Proceedings of National Steelmaking-Continuous Casting Tech￾nology Meeting． Beijing，2008: 14 ( 王新华． 适用于中厚板类钢种的合理炉外精炼工艺探讨/ / 炼钢--连铸生产技术会议文集． 北京，2008: 14) ［2］ Kushida T，Higuchi Y，Numata M，et al． Advanced technologies of high strength linepipe for sour service． Sumitomo Search，1996 ( 58) : 24 ［3］ Zhang Y R，Dong C F，Li X G，et al． Hydrogen induced cracking behaviors of X70 pipeline steel and its welds under electrochemical charging． Acta Metall Sin，2006，42( 5) : 521 ( 张颖瑞，董超芳，李晓刚，等． 电化学充氢条件下 X70 管线 钢及其焊缝的氢致开裂行为． 金属学报，2006，42( 5) : 521) ［4］ Liu J H，W H J，Bao Y P，et al． Evaluation standard of calcium treatment in high grade pipeline steel． J Univ Sci Technol Beijing， 2010，32( 3) : 312 ·1266·