王唐林等：新型A!基复合脱氧剂脱氧效果研究 571 由表2可以看出，使用块状纯铝脱氧较粉状纯铝 质形核和非均质形核，而后者依附在载体共熔物表面 脱氧效果更好，而在相同冶炼条件下，使用复合脱氧剂 发生，形核界面能低，晶粒容易长大：另一方面，在钢液 脱氧后钢液中溶解氧的质量分数都能降到10×10-6 中以液态存在的高碱度共熔物对A山20，原位吸收，结 以下，且总氧含量较纯A!脱氧时更低，脱氧效率大大 合形成大的夹杂物，使得夹杂物的密度、熔点和黏度得 提高. 到了调节，同时钢液对夹杂物的黏附性、浸润性以及接 A1粉在脱氧时，熔于钢液中的液态的铝密度小于 触表面能也得到了改善，使夹杂物在浮力、黏滞力的驱 钢液密度，致使加到钢液中的铝在全部溶入钢液之前 动作用下更易上浮排除.因此使用复合脱氧剂后 部分上浮到钢渣表面，使得参与脱氧的铝量减少，降低 钢中的夹杂物更少，纯净度得到提高 了脱氧效率；而铝块在加入钢液后，表层立刻溶解，氧 化形成高熔点的AL,0,层，阻碍了铝块的进一步溶解， 35 口<54m ☑5-10m 导致铝块无法完全溶入到钢液中起到脱氧的作用四， 30 ▣>10um 四所有夹杂 从而降低了铝的利用率.实践表明，A!单独脱氧时的 35 利用率只有50%左右，甚至更低回：使用复合脱氧剂 脱氧时，相对较高的材料密度和强度，使得复合脱氧剂 15 能够充分加入到钢液中，减少了因上浮而损失掉的 A1,同时由于金属A1弥散分布在氧化物渣系载体中， 消除了形成高熔点AL,O,层的可能，A1可以均匀熔于 ☑ ☑ 钢液中脱氧，而且氧化物渣系对脱氧产物Al,0,的原 位吸收，也加强了A1对钢液中溶解氧的进一步脱除， 图6脱氧后钢中夹杂物尺寸及数量比较.1一纯铝3：2一复合 因而脱氧效果较前者更好 脱氧剂2：3一复合脱氧剂3 2.2夹杂物数量及分布对比 Fig.6 Comparison of the size and amount of inclusions in steel after deoxidization:1-pure Al3:2-complex deoxidizer 2:3-complex 为了能更清晰地对比使用不同脱氧剂脱氧后钢中 deoxidizer 3* 夹杂物的尺寸和数量，在光学显微镜500倍视场条件 下，对不同脱氧剂脱氧后的试样随机拍摄30张照片， 图7所示为使用不同脱氧剂脱氧后钢中A1,0,夹 再利用图像处理软件Image J对照片中夹杂物数量及 杂的分布图.从图7(a)中可以看出，使用纯铝脱氧后 尺寸分布进行统计平均，结果如图6所示.从图6可 钢中A1203夹杂容易聚集在一起，以簇状形式存在于 以看出，相比纯铝脱氧，复合脱氧剂脱氧后钢中夹杂物 钢中，不仅会造成浇注过程中水口粘结和堵塞，还会恶 数量减少，夹杂物尺寸也减小，几乎没有大于10μm的 化钢材的加工性能及使用性能：而从图7(b)中可以看 夹杂物存在.这是因为采用复合脱氧剂脱氧时，一方 到，使用复合脱氧剂脱氧后，钢中L,0,夹杂数量较 面脱氧产物AL,0,可以有两种不同的形核方式一均 少，尺寸较小，均匀分布于钢中 h 1357SE1 X2,0010un 1957sE1 图7脱氧后钢中A山，03夹杂分布.(a)纯铝脱氧后钢中A山20，夹杂分布：(b)复合脱氧剂脱氧后钢中A山203夹杂分布 Fig.7 Distribution of Al inclusions after deoxidization:(a)distribution of Al inclusions after deoxidization by Al:(b)distribution of Al2O inclusions after deoxidization by the complex deoxidizer 图8所示为使用不同脱氧剂对钢液进行脱氧后钢 到有Al,O,夹杂物周围形成深陷坑蚀的现象，会造成 中夹杂物的形貌.从图8(a)可以看到，纯铝脱氧后钢 钢材中产生较大孔洞等缺陷.图8(b)表明经复合脱 中存在的A山，03夹杂物尺寸较大，高熔点的A山，0，夹 氧剂脱氧后钢中A山，0，夹杂物比较细小，而且夹杂物 杂物会影响钢材的加工性能以及使用性能，同时观察 的形状得到了很好的改善，几乎没有呈现棱角状分布王唐林等: 新型 Al 基复合脱氧剂脱氧效果研究 由表 2 可以看出，使用块状纯铝脱氧较粉状纯铝 脱氧效果更好，而在相同冶炼条件下，使用复合脱氧剂 脱氧后钢液中溶解氧的质量分数都能降到 10 × 10 － 6 以下，且总氧含量较纯 Al 脱氧时更低，脱氧效率大大 提高． Al 粉在脱氧时，熔于钢液中的液态的铝密度小于 钢液密度，致使加到钢液中的铝在全部溶入钢液之前 部分上浮到钢渣表面，使得参与脱氧的铝量减少，降低 了脱氧效率; 而铝块在加入钢液后，表层立刻溶解，氧 化形成高熔点的 Al2O3 层，阻碍了铝块的进一步溶解， 导致铝块无法完全溶入到钢液中起到脱氧的作用［11］， 从而降低了铝的利用率． 实践表明，Al 单独脱氧时的 利用率只有 50% 左右，甚至更低［12］; 使用复合脱氧剂 脱氧时，相对较高的材料密度和强度，使得复合脱氧剂 能够充分加入到钢液中，减少了因上浮而损失掉的 Al，同时由于金属 Al 弥散分布在氧化物渣系载体中， 消除了形成高熔点 Al2O3 层的可能，Al 可以均匀熔于 钢液中脱氧，而且氧化物渣系对脱氧产物 Al2O3 的原 位吸收，也加强了 Al 对钢液中溶解氧的进一步脱除， 因而脱氧效果较前者更好． 2. 2 夹杂物数量及分布对比 为了能更清晰地对比使用不同脱氧剂脱氧后钢中 夹杂物的尺寸和数量，在光学显微镜 500 倍视场条件 下，对不同脱氧剂脱氧后的试样随机拍摄 30 张照片， 再利用图像处理软件 Image J 对照片中夹杂物数量及 尺寸分布进行统计平均，结果如图 6 所示． 从图 6 可 以看出，相比纯铝脱氧，复合脱氧剂脱氧后钢中夹杂物 数量减少，夹杂物尺寸也减小，几乎没有大于 10 μm 的 夹杂物存在． 这是因为采用复合脱氧剂脱氧时，一方 面脱氧产物 Al2O3 可以有两种不同的形核方式———均 质形核和非均质形核，而后者依附在载体共熔物表面 发生，形核界面能低，晶粒容易长大; 另一方面，在钢液 中以液态存在的高碱度共熔物对 Al2O3 原位吸收，结 合形成大的夹杂物，使得夹杂物的密度、熔点和黏度得 到了调节，同时钢液对夹杂物的黏附性、浸润性以及接 触表面能也得到了改善，使夹杂物在浮力、黏滞力的驱 动作用下更易上浮排除［13--14］． 因此使用复合脱氧剂后 钢中的夹杂物更少，纯净度得到提高． 图 6 脱氧后钢中夹杂物尺寸及数量比较． 1—纯铝 3# ; 2—复合 脱氧剂 2# ; 3—复合脱氧剂 3# Fig． 6 Comparison of the size and amount of inclusions in steel after deoxidization: 1—pure Al 3# ; 2—complex deoxidizer 2# ; 3—complex deoxidizer 3# 图 7 所示为使用不同脱氧剂脱氧后钢中 Al2O3 夹 杂的分布图． 从图 7( a) 中可以看出，使用纯铝脱氧后 钢中 Al2O3 夹杂容易聚集在一起，以簇状形式存在于 钢中，不仅会造成浇注过程中水口粘结和堵塞，还会恶 化钢材的加工性能及使用性能; 而从图 7( b) 中可以看 到，使用复合脱氧剂脱氧后，钢中 Al2O3 夹杂数量较 少，尺寸较小，均匀分布于钢中． 图 7 脱氧后钢中 Al2O3夹杂分布． ( a) 纯铝脱氧后钢中 Al2O3夹杂分布; ( b) 复合脱氧剂脱氧后钢中 Al2O3夹杂分布 Fig． 7 Distribution of Al2O3 inclusions after deoxidization: ( a) distribution of Al2O3 inclusions after deoxidization by Al; ( b) distribution of Al2O3 inclusions after deoxidization by the complex deoxidizer 图 8 所示为使用不同脱氧剂对钢液进行脱氧后钢 中夹杂物的形貌． 从图 8( a) 可以看到，纯铝脱氧后钢 中存在的 Al2O3 夹杂物尺寸较大，高熔点的 Al2O3 夹 杂物会影响钢材的加工性能以及使用性能，同时观察 到有 Al2O3 夹杂物周围形成深陷坑蚀的现象，会造成 钢材中产生较大孔洞等缺陷． 图 8( b) 表明经复合脱 氧剂脱氧后钢中 Al2O3 夹杂物比较细小，而且夹杂物 的形状得到了很好的改善，几乎没有呈现棱角状分布 · 175 ·