D0I:10.13374/i.issnl001t03.2009.11.028 第31卷第11期 北京科技大学学报 Vol.31 No.11 2009年11月 Journal of University of Science and Technology Beijing Nov.2009 1873K下钢液中Ti一A1复合脱氧热力学分析及夹杂 物生成 杨成咸吕通冰王新华王万军 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083 摘要对1873K下钢液中T1一A0系复合夹杂物的形成进行了理论和实验研究.理论计算和实验结果表明，钢液中Ti一 A一O系的A0基本趋于平衡，钢液中自由氧由A1含量控制.T一A0系复合夹杂物的形成主要由：/au值确定·根据热 力学数据计算得出了Ti一A0系复合夹杂物(A12O3一Ti305一Ti2O3)的稳定区域：随着r/au的增加，夹杂物逐步由A203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·计算结果和观察到的实验结果一致， 关键词复合夹杂物：氧化物治金；析出：热力学 分类号TF701.2 Deoxidization thermodynamics of Ti-Al systems in molten steel at 1873K and pre- cipitation of inclusions YANG Cheng-wei,LU Nai-bing:WANG Xin-hua,WANG Wan-jun School of Metallurgical and Ecological Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China ABSTRACI The thermodynamic analysis and experiments of inclusions formation in a Ti-Al-O system in molten steel at 1873 K were investigated.The results show that in the Ti-Al-0 system the equilibrium between Al and O can be obtained instantly and the content of [O]is determined by the amount of Al.The formation of composite inclusions in the Ti-Al-O system depends on an/aAl values.According to thermodynamic data.the stable section in the phase diagram of composite inclusions (Al203-Ti305-Ti203)in the Ti-Al-O system was calculated.The composition of inclusions changes from Al203 to Ti30s as the ar/aA value increases.When the molten steel contains high amount of [O],it is very easy to form Ti30s inclusions.The experimental results agree well with thermo- dynamic data. KEY WORDS composite inclusions:oxide metallurgy:precipitation:thermodynamics 一直以来，人们都在研究怎样尽可能地去除钢 Hiroyuki等4研究表明，Ti一Al同时在钢液中，先生 中非金属夹杂物以改善钢的性能.但是，自从 成Al203夹杂，然后在Al203夹杂表面生成Ti的氧 Mizoguchi等提出“氧化物治金”概念以来，人们 化物.Pak等研究表明，当Ti质量分数<0.25% 对夹杂物的处理有了新的思路。钢中的一些微细夹 时，生成的是Ti305夹杂物，不能生成Ti203,本文 杂物能诱导析出晶内针状铁素体(IGF)来提高钢的 在前人的研究结果上对1873K下钢液中T一A0 性能，尤其是其塑性和韧性，Ti和A!都是钢中的重 系复合夹杂物的形成进行了热力学计算，同时研究了 要合金元素，它们对氧有着很强的亲和力，能生成各 钢液中Ti、A1和0含量对复合夹杂物生成的影响. 种不同的夹杂物.经研究发现，Ti的脱氧产物能有 效诱导出IGF,而A1脱氧产物Al2O3则没有这种 1实验方法 效果 实验以炼制的母铁为原料在管式电阻炉中进行 前人对Ti一Al复合脱氧进行了广泛研究· 冶炼，冶炼结束后试样采取随炉冷却的方式，母铁 收稿日期：2009-05-12 作者简介：杨成威(1981一)，男，博士研究生：王新华(1951一)，男，教授，博士生导师，Emai:wan乎imha@163.com1873K 下钢液中 Ti－Al 复合脱氧热力学分析及夹杂 物生成 杨成威 吕 冰 王新华 王万军 北京科技大学冶金与生态工程学院‚北京100083 摘 要 对1873K 下钢液中 Ti－Al－O 系复合夹杂物的形成进行了理论和实验研究．理论计算和实验结果表明‚钢液中 Ti－ Al－O 系的 Al－O 基本趋于平衡‚钢液中自由氧由 Al 含量控制．Ti－Al－O 系复合夹杂物的形成主要由 aT／i aAl值确定．根据热 力学数据计算得出了 Ti－Al－O 系复合夹杂物（Al2O3－Ti3O5－Ti2O3）的稳定区域；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．计算结果和观察到的实验结果一致． 关键词 复合夹杂物；氧化物冶金；析出；热力学 分类号 TF701∙2 Deoxidization thermodynamics of T-i Al systems in molten steel at1873K and pre￾cipitation of inclusions Y A NG Cheng-wei‚LÜ Na-i bing‚W A NG Xin-hua‚W A NG W an-jun School of Metallurgical and Ecological Engineering‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China ABSTRACT T he thermodynamic analysis and experiments of inclusions formation in a T-i A-l O system in molten steel at 1873K were investigated．T he results show that in the T-i A-l O system the equilibrium between Al and O can be obtained instantly and the content of ［O］ is determined by the amount of Al．T he formation of composite inclusions in the T-i A-l O system depends on aT／i aAl values．According to thermodynamic data‚the stable section in the phase diagram of composite inclusions （Al2O3-Ti3O5-Ti2O3） in the T-i A-l O system was calculated．T he composition of inclusions changes from Al2O3to Ti3O5as the aT／i aAl value increases．When the molten steel contains high amount of ［O］‚it is very easy to form Ti3O5inclusions．T he experimental results agree well with thermo￾dynamic data． KEY WORDS composite inclusions；oxide metallurgy；precipitation；thermodynamics 收稿日期：2009－05－12 作者简介：杨成威（1981－）‚男‚博士研究生；王新华（1951－）‚男‚教授‚博士生导师‚E-mail：wangxinhua＠163．com 一直以来‚人们都在研究怎样尽可能地去除钢 中非 金 属 夹 杂 物 以 改 善 钢 的 性 能．但 是‚自 从 Mizoguchi等［1－3］提出“氧化物冶金”概念以来‚人们 对夹杂物的处理有了新的思路．钢中的一些微细夹 杂物能诱导析出晶内针状铁素体（IGF）来提高钢的 性能‚尤其是其塑性和韧性．Ti 和 Al 都是钢中的重 要合金元素‚它们对氧有着很强的亲和力‚能生成各 种不同的夹杂物．经研究发现‚Ti 的脱氧产物能有 效诱导出 IGF‚而 Al 脱氧产物 Al2O3 则没有这种 效果． 前人对 Ti－Al 复合脱氧进行了广泛研究． Hiroyuki等［4］研究表明‚Ti－Al 同时在钢液中‚先生 成 Al2O3 夹杂‚然后在 Al2O3 夹杂表面生成 Ti 的氧 化物．Pak 等［5］研究表明‚当 Ti 质量分数＜0∙25％ 时‚生成的是 Ti3O5 夹杂物‚不能生成 Ti2O3．本文 在前人的研究结果上对1873K 下钢液中 Ti－Al－O 系复合夹杂物的形成进行了热力学计算‚同时研究了 钢液中 Ti、Al 和 O 含量对复合夹杂物生成的影响． 1 实验方法 实验以炼制的母铁为原料在管式电阻炉中进行 冶炼‚冶炼结束后试样采取随炉冷却的方式．母铁 第31卷 第11期 2009年 11月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31No．11 Nov．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．11．028