第6期 王敏等：钛合金化过程对钢液洁净度的影响 729· 系的研究结果与本结果的规律一致，因此提高钢液 3(a):当a1ol相对较低，熔池搅拌弱时容易形成树 中[%A1会间接地提高Ti的收得率 枝状Al2O3,如图3(b)~(C):颗粒状Al203更容易 (%Ti02)0.55 在脱氧初期形成，如图3(d). %T可%A万 (7) A12O3夹杂形核后随钢液流动颗粒之间互相靠 2.2夹杂物去除效果对比 近、碰撞和长大形成大颗粒夹杂物，大颗粒的A2O3 加A1后钢液中的Al2O3夹杂的类型主要与以 夹杂更容易上浮到渣/钢界面去除s间.A1加入后需 下因素有关可：①加A1前钢液中的氧活度ao刚：② 根据生成A12O3的量保证夹杂物有足够上浮去除时 熔池搅拌条件：®铝的加入量.当ao高、熔池 间，然后再加入FeTi70合金，既可以保证Ti的收 搅拌强时，铝加入后容易形成团簇状A12O3,如图 得率，同时又确保钢液洁净度 (b) BT-amkv =2n (c) (d) 图3不同类型的Al2O3夹杂.(a)团簇状Al2O3;(b),(c)树枝状Al2O3;(d)颗粒状A12O3 Fig.3 Different types of Al2O3 inclusions:(a)cluster Al203;(b),(c)dendritic Al203;(d)granular Al2O3 雷诺数Re反映流动惯性力与黏性力之比，其 Re>500为紊流区(Newton区)，流动满足 大小随着流体性质、断面形状和流速不同而变化 Re=.pmdx- (8) U= 「3.03g(pm-Pm)·4]/ (Newton,Re >500). u·Pm (11) 颗粒在流体中运动分为三种状态回：当Re<2时 式中：v为流体的平均速度，ms-1:4为动力 为层流，流动符合Stokes定律，如 黏度，Pas:Pm和Pp分别为钢液和夹杂物密 u=Pm-mg·账 (Stokes,Re <2); 度，kgm-3:dk为夹杂物当量直径，m;g为重力 (9) 18μ 加速度，ms-2 2<Re<500为过渡区(Alem区)，流动满足 本实验中钢包尺寸如表3所示.RH处理过 v- 4(om-ep)2.2713 程中钢包内不同位置钢液流速0.050.3ms-110: 225μ·pm」 ·dk(Allen,2≤Re<500), 钢液密度7.0×103kgm-3,动力黏度参考值 (10) (5.26.7)×10-3Pas:假设钢液中夹杂物特征尺寸第 6 期 王 敏等：钛合金化过程对钢液洁净度的影响 729 ·· 系的研究结果与本结果的规律一致，因此提高钢液 中 [%Al] 会间接地提高 Ti 的收得率. (%TiO2) [%Ti] = 0.55 [%Al]4/3 . (7) 2.2 夹杂物去除效果对比 加 Al 后钢液中的 Al2O3 夹杂的类型主要与以 下因素有关 [7]：①加 Al 前钢液中的氧活度 a[O]；② 熔池搅拌条件；③铝的加入量. 当 a[O] 高、熔池 搅拌强时，铝加入后容易形成团簇状 Al2O3，如图 3(a)；当 a[O] 相对较低，熔池搅拌弱时容易形成树 枝状 Al2O3，如图 3(b)∼(c)；颗粒状 Al2O3 更容易 在脱氧初期形成，如图 3(d). Al2O3 夹杂形核后随钢液流动颗粒之间互相靠 近、碰撞和长大形成大颗粒夹杂物，大颗粒的 Al2O3 夹杂更容易上浮到渣/钢界面去除 [8]. Al 加入后需 根据生成 Al2O3 的量保证夹杂物有足够上浮去除时 间，然后再加入 FeTi70 合金，既可以保证 Ti 的收 得率，同时又确保钢液洁净度. 图 3 不同类型的 Al2O3 夹杂. (a) 团簇状 Al2O3; (b), (c) 树枝状 Al2O3; (d) 颗粒状 Al2O3 Fig.3 Different types of Al2O3 inclusions: (a) cluster Al2O3; (b), (c) dendritic Al2O3; (d) granular Al2O3 雷诺数 Re 反映流动惯性力与黏性力之比，其 大小随着流体性质、断面形状和流速不同而变化. Re = υ µ · ρm · dk. (8) 颗粒在流体中运动分为三种状态 [9]：当 Re <2 时 为层流，流动符合 Stokes 定律，如 υ = (ρm − ρp)g · d 2 k 18µ (Stokes, Re < 2); (9) 2< Re <500 为过渡区 (Allen 区)，流动满足 υ = · 4(ρm − ρp) 2 · g 2 225µ · ρm ¸1/3 · dk (Allen, 2 6 Re < 500), (10) Re >500 为紊流区 (Newton 区)，流动满足 υ = · 3.03g · (ρm − ρp) · dk µ · ρm ¸1/2 (Newton, Re > 500). (11) 式中： υ 为流体的平均速度， m·s −1； µ 为动力 黏度， Pa·s； ρm 和 ρp 分别为钢液和夹杂物密 度，kg·m−3；dk 为夹杂物当量直径，m；g 为重力 加速度，m·s −2 . 本实验中钢包尺寸如表 3 所示. RH 处理过 程中钢包内不同位置钢液流速 0.05∼0.3 m·s −1[10]； 钢液密度 7.0×103 kg·m−3[11]， 动力黏度参考值 (5.2∼6.7)×10−3 Pa·s；假设钢液中夹杂物特征尺寸