超低碳钢是一种重要的汽车用钢材料, 钢中通常添加钛元素, 使其形成析出物, 提高钢材的深冲性.然而钛元素作为一种脱氧能力较强的元素, 进入钢液中通常首先形成氧化物.为了减少含钛氧化物夹杂的生成, 基于\转炉-RH-连铸\的超低碳钢生产流程, 对RH精炼过程进行系统取样, 分析了铝脱氧剂加入后及合金化元素钛加入后的氧、氮气体含量变化及夹杂物特征变化, 并使用FactSage热力学计算软件对Fe-Al-Ti-O夹杂物稳定相图进行计算.研究结果显示, 含钛类氧化物夹杂通常以Al2O3类夹杂物作为形核质点, 对其形成包裹状夹杂物.若避免含Ti夹杂物的生成, 当钢中Ti质量分数为0.1%时, 钢中溶解Al质量分数应在0.01%以上.对含钛氧化物的生成及长大流程进行研究, 通过对Al2O3夹杂物及Ti2O3夹杂物粗化率的计算及附着功的比较可知, Ti2O3夹杂物在1600℃时的熟化生长速率较Al2O3较大且Ti2O3夹杂物与Al2O3夹杂物相比不容易相互碰撞融合并从钢液中去除.若提高精炼过程中的氧化物夹杂物去除率, 应严格控制含钛氧化物类夹杂物的生成

本文根据文献热力学数据,导出了反应;[Mg]%F0+[O]%=MgO(s)的标准自由能变化ΔG°=-505009+145.03T,J.mol-1(1780 ≤ T ≤ 2000°k)进而用热力学分析了GH36合金在含MgO或MgF2渣系中电渣重熔合金中Si、Mn等成分对产生或保持合金中含有 ≥ 0.0020Wt%Mg的不可能性,提出了含Mg的GH36A合金电渣重熔时自耗电极中含有少量Al的必要性。研究了原始Al含量([Al]0)、原始Mg含量([Mg]0)以及熔渣成分对锭中Mg含量[Mg]的影响。当渣池温度为1690±10℃,0.32 ≤ [Al]0 ≤ 0.62Wt%,0.0035 ≤ [Mg]0 ≤ 0.0140Wt%,熔渣成分为0.10 ≤ NMgO ≤ 0.30,0.05 ≤ NAl2O3 ≤ 0.21,NCaO ≤ 0.15范围,建立了GH36A合金电渣重熔控制[Mg]的关系式。研究发现,含有适量的Mg、Al的GH36A合金可大幅度地提高合金在650℃,372.65×106Pa的缺口、光滑持久寿命,消除合金缺口敏感性

基于原子和分子共存理论建立计算Al-Ti二元合金系结构单元质量作用浓度的热力学模型.利用文献报道的2073、2173和2273 K下Al-Ti二元系的活度计算了生成Al3Ti、AlTi和Al11Ti5反应的平衡常数,并进一步得到其标准摩尔吉布斯自由能的表达式.使用文献报道的不同温度下Al-Ti二元合金系全浓度范围内组元Al和Ti的活度aAl和aTi与原子和分子共存理论定义的质量作用浓度NAl和NTi进行比较.结果表明:在Al-Ti二元合金熔体全浓度范围内计算得到的质量作用浓度NAl和NTi与文献报道的活度符合很好.同时,计算得到的Al-Ti二元合金系中结构单元Al3Ti和Al11Ti5的平衡物质的量与其质量作用浓度的关系呈\棒状\,而结构单元AlTi的平衡物质的量与其质量作用浓度的关系呈\纺锤\形

利用热力学软件计算了齿轮钢氧含量与夹杂物成分控制、夹杂物转变条件.结果表明,20CrMoH钢中具有较高塑性的非金属夹杂物成分(质量分数)为:SiO2 0%~10%、Al2O3 22%~55%、CaO 42%~60%、MgO 5%~10%,与之平衡的钢液中铝的质量分数大于0.020%,钙的质量分数大于0.7×10-6,a[O]为0.0005%左右;选择组成为CaO>40%、Al2O3 ≤ 37%、MgO 10%、(% CaO+% MgO)/% SiO2为10、SiO2含量尽量低的渣系,钢中Al2O3、MgO·Al2O3夹杂物可转变为低熔点的钙铝酸盐.试验发现LF和RH精炼结束时钢液T[O]含量均随炉渣碱度增加而降低,采用高Al2O3含量的炉渣对降低T[O]含量有利;精炼过程钢液中夹杂物按\Al2O3系夹杂物→MgO-Al2O3系夹杂物→CaO-MgO-Al2O3系夹杂物\顺序发生转变,其中MgO-Al2O3系夹杂物向CaO-MgO-Al2O3系夹杂物的转变是由外向内逐步进行的,转变速度相对较慢;降低T[O]含量有利于生成较低熔点的CaO-MgO-Al2O3系夹杂物

应用热力学方法,对转炉炼钢前期高碳低温铁水条件下石灰石分解及CO2氧化作用进行了分析,推导出了CO2分压(pCO2)和高碳低温区域碳活度系数fC,%的求解方程.结果表明:石灰石中CaCO3在高碳低温的铁水面附近,其分解反应平衡温度比标准状态时低得多,随着吹炼过程中炉温上升其反应趋势增大,CO2在转炉炼钢吹炼初期与[C]、[Si]、[Mn]和Fe(l)的反应都可以自发进行,其排列次序与各元素被O2氧化的反应相同;在高碳低温铁水条件下pCO2值非常小,转炉炼钢初期pCO2在0.002 2~0.000 5pΘ左右,因此可以认为石灰石分解产生的CO2会全部参与铁水氧化反应

研究了轴承钢中TiN夹杂物的形成热力学,以及钢中Ti和N的控制理论,并在某钢厂进行了GCr15轴承钢的生产实验.结果表明,在凝固过程中钢中Ti或N的含量越高,TiN夹杂物开始析出温度就越高,析出物的尺寸就越大;使用低Ti合金原料能够有效降低钢中的Ti含量;采用低Ti铁水,初炼渣中的TiO2降到1.0%以下,能有效控制钢水中的Ti含量;采用低钛合成渣过程回钛量显著减少,钢中Ti含量由原来的37×10-6下降至30×10-6;优化改进精炼工艺和大包保护浇铸可以降低钢中N含量为33×10-6;降低凝固偏析,能降低TiN夹杂析出

为了冶炼不同氧含量的碳素船体钢，通过机械性能试验和周浸试验研究了钢中氧含量对钢材腐蚀性能和机械性能的影响。结果表明，在连铸生产许可的氧范围内，随着钢水脱氧程度的减弱，钢中氧质量分数增加，钢材的平均腐蚀率略有下降，而耐点蚀性能有较明显增强，变化曲线的高氧端比低氧端平均点蚀深度下降约22.7%。弱脱氧钢的机械性能符合规范要求，可达到D级钢水平。分析认为，氧提高钢材耐蚀性的原因主要是固溶氧可提高铁的热力学稳定性，提高了蚀孔内铁的腐蚀电位，降低了蚀坑扩展速度。氧作为耐蚀元素应用可以显著降低耐蚀钢的成本，提高经济性

对转炉采用石灰石造渣炼钢引起硅挥发的原因进行了分析，通过热力学计算得到了高碳低温铁水面上SiO稳定存在的温度及气氛条件.分析结果表明，标准状态下，铁水中各元素与CO2的氧化反应中，SiO生成反应只在火点区附近可以进行；温度为1400~2300 K时，使得SiO稳定存在的pCO/pCO2随温度升高逐渐降低，该气氛条件相当于pO2在10-25~10-13数量级；在2 min内加入石灰石的条件下，[Si]挥发时的pSiO大致在10-2数量级，与实际生产中大致相同

基于炉渣离子-分子共存理论（IMCT）建立了CaO-MgO-FeO-Fe2O3-SiO2渣系的磷分配比预报模型，即IMCT-LP模型.比较了该渣系在1823-1873 K时实测的磷分配比、IMCT-LP模型预报的磷分配比及其他6种磷分配比模型的计算结果.与实测值和其他磷分配比模型预报结果相比，由IMCT-LP模型预报的CaO-MgO-FeO-Fe2O3-SiO2渣系的磷分配比更精确.本文建立的IMCT-LP模型不仅可计算该渣系的磷分配比，而且可计算该渣系中碱性离子对（Ca2++O2-）、（Mg2++O2-）和（Fe2++O2-）各自的磷分配比

为了有效富集含磷转炉渣中磷，通过TiO2熔融改质研究了磷富集行为，对TiO2改质过程进行了热力学探讨，同时对实验炉渣进行磁选分离提取了富磷相.在1623 K条件下，随着渣中TiO2含量的增加，渣中先期析出的n2CaO·SiO2-3CaO·P2O5（以下简记nC2S-C3P）固溶体与TiO2不断反应析出CaSiTiO5、CaTiO3和高磷固溶体（n'C2S-C3P，n'