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1、第22卷第 4期 20 0 0年8月 沈阳工业大学学报 J o ur n a l of Shen终ngU niversityof Teehn ology Vo f . 22Nb . 4 Aug . 20 0 0 文章编号 : l侧洲 一1酬叹加印)0 4一0 28 1 一。 钦在钢水中的行为 曲彦平 ( l . 沈阳工业大学 材 料科学与工程学院 , 辽 宁沈阳 杜鹤桂 2 1 10 023;么东北大学 材料与冶金学院 , 辽宁沈阳 n。叹 拓) 摘要 : 介绍 了钦在钢水 中行为的研究结果 , 包括 钦在钢中的脱氧能力 、 脱硫能力以及对非金属夹 杂物 的影响 . 这些研究结果 对于 冶炼
2、含钦钢 , 控制钢 中夹杂物的形 态 , 提高连铸坯质量 , 制定钢 的 轧制和热处理工艺都具有重要意义 . 关祖词 : 钦 ; 微合金化钢 ; 夹杂物 ; 轧制;热处理 中图分类号 : TF7 01 . 1 文献标识码 : A 近年来 , 微合金化 钢 发 展很快 , 铁 是 重要 的合 金 元 素 之 一 , 铁除具有 较 强 的脱氧 能 力外 , 还 能 使钢中非金属夹杂物 变性 , 从 而 改善钢 的 力 学性 能 . 所以 , 研究 和探讨钦 在 钢水 中的行为 也 十分 重要 . 本文介绍了一些冶金工作者关于 钢水中钦 的基 础研究 . 这 些 研 究结 果对 冶炼含 铁钢 、 含
3、 钦 钢连铸 、 轧制及 热处理都具有 重 要参 考价值和 指 导作用 . 1 钦 在钢水中的行为 1 . 1 钦在钢水中的脱氧 铁 可 生成一系 列氧化 物 : Tio , Ti ZO3 , Tip s , T IO Z l一习 . 由氧势图可知 , 钦的 脱 氧能 力比硅 强 而 次于 铝 用铁 脱氧 一般不会 生 成 纯 T IO : , F r i l的 浓度不同 , 其脱 氧 产 物 也不同 在口i 的 浓度为 0 .0 10%一0 .02 5%时 , 其脱 氧 产 物 为 T ip s , 反应 式 为 Tip s= 3口i+5 O (l) 表观 平衡常数为 K厂= 0 , o T
4、i, %o , K了二 一16 . 1 19 【%O = 一0 . 6019【%Ti一3 . 22 ( 2) 1 . 2 钦对非金属夹杂物的影响 钢 的 强度 、 韧性和耐 蚀 性的降 低 往 往 是由于 钢 中 的硫引起 的 . 为了尽 量 减 少 钢 中残余硫 的 有 害作用 , 在 浇 注前向 钢水中 加 人适量 的铁 , 可以 形 成球 形 、 弥 散 形 态 的硫化物 . 为了能 更 好 地控 制 硫化 物 的形 态 和分布状况 , 这 里 有 必要讨论 形 成 硫化 物 的物理化学因素 . TIS( s)= 口i+ S ( 3 ) 其反应的平衡常数 K为 犬,= a:二, al s
5、, / a 二 ( 4) . 式 中 际】 , 伟, , a r s 分别 为 T i , S , 石S的 活度 . 反应式(3 )的表观平衡常数月为 凡 = I%Til%S(5) 式中【%T il , 【%S 分别为 T i , S的 质量分数 由于 a 二=1 , 所以K 3可用下 式表示 1 9K 3 =19 扁【 %Ti+lgf s %s (6) 式中爪【 , 爪 , 分别为 T i , s的活度系数 1 9 石 ,= 爵 * 【%Ti+ e毛%s (7) 19 不 ,= e 急I%S + 代% Ti (8) 式 中 以 , 嵘 , 瞬 : , 砚分别为 Ti 一T i , S 一 S
6、 , s 一T i , T i 一 s的相互作用系数 代 和 氏有如下关系 = Ms /峨 + 4 . 3 4Xl。 一( Ms 一 叽 ) / Ms ( 9 ) e T i八 式 中 Ms , 材云分别是 S和 T i 的 原 子量 由 于 式 (9 )中的第二 项 数 值 很 小 , 可以忽 略 将 式(5 ) 、 式 (7)(9)结合 , 得到 下 式 19K 3= 1 9尺3 + 礴 。【 %Ti+ 嵘%S+ 武%T i+1 .4 9【%51 (10) 收稿日期 : 19卯一0 4 一2 1 作者 简介 : 曲彦平(196 3 一), 男 , 吉林长岭人 , 沈阳工业大学副教授 , 博
7、士 . 282 沈 阳 工业大学 学报 第 22卷 方 程式(10 )说明了F e 一 T i 一 S系 的 非理想溶 液 特性 . 是 利 用 浓度数据研究溶液 中 溶 质 活度 的 工具 . D o n a hu e M 等人通过试 验研究 了 一组液 态 F e 一T i一 S合 金 , 温 度 范围为15 60 1 60 0 , 用 能 量 弥 散 能谱测 定 法 确 定了平衡 硫化 物 是 T IS . 应用化学分析 数据 , 确定了S 一 T i的 相 互作用 系 数 e毛和和 硫 化铁在无限稀溶液 中的溶度积(咫 ) . 将方程式(10 )改写 成如下 形式 一l g K s l
8、 一 砚【 %T il e急%s 二 一 K , + 魂任 o , oTi+1 . 490 / osD (11) 已知 嵘 =一0 . 037 , e 飞 一0 . 042 , 而 方 程式(11) 左侧的 项与 右侧的项(【%T il十 1 . 4 9 【%s )呈 线性关 系 . 直线的斜率等于 S 一 T i的相 互作用 系 数 成 , 截距 相当 于 一19K 3 . 同此 得 到160 0 时 , 代 =一0 . 2 0 , 凡 =0. 4 1 1 . 1 . 3 钢中的钦墓夹杂物 在 炼 钢 温度 下 , 在 含钦钢 中 可以形 成钦基夹 杂物 , 例如碳化铁 、 氮化钦或碳氮化铁
9、 . 为 了 防 止 形 成这 种夹物 , 就必须掌 握 相 关 的热 力 学数据 . 为 此 , 一 些 冶金工作者 对 这 方 面 问题进行了研 究 . E地1记习等人研究了150 0 一160 0 时 , 在 中性 和氮气气氛下 , 铁在碳饱 和铁水 中 的溶解度 . 但 用于研究 的条件不 能代表 钢水的情况 , 因为 钢 中 的碳含量 远远低 于铁水 . M a rit a 闷 等人研 究了氮 在液态F e 一 T i合金 中 的溶 解 度 和 形 成 T IN反应 的平 衡 . Tr kdog a n E 门 研究了连 铸 时 氮 化 物 和碳 氮化 物 的析出 , 他指 出 ,
10、用钦 处理 的高强 度 低合 金 钢 , 晶 界析出物比较粗 , 奥氏体热 延 性不会 受 到损坏 , 因此 , 只 要 矫 直 机 处铸坯 表面温 度 高于 900 或低于 700 , 连铸坯 不会形 成横向 裂 纹 对于囚含 量 为5 0一6 0的钢 , 要求的钦含 量 为0 . 020%0 . 025% . T u r kd oga n E . 在 分析 铁 夹杂物 时 , 只 考 虑了纯 的 碳 化 钦 和氮化 钦 , 没有 考 虑碳氮化 铁 . o z t u r kB I 习等 人 研 究了在 炼 钢 温 度下 , 在 F e 一 T i 一 C 一 N 合金形成夹 杂物 的 热力
11、学 . 主要 结 果 是 : (l )利用热 力 学 和 试 验 数 据 , 计算了 1 60 0 时生成 T IN反应 的平 衡常数K为44 8 . ( 2)得到了在 160 0时 , 与特 定 的碳氮 化钦 平衡 的 T i , C和N的浓 度 . ( 3)计算了碳 氮化铁固溶体中TI C和 T I N 的活度 . (4 ) 计算了与不同碳氮化 物平衡 的 液态金属 的成分 . 例如 , 计算与碳氮化 物(含9 0%T I N 10%TIC 和80%TI N20%TI C)平衡 的钢水中铁 的浓 度 与钢水中氮 和碳含量 的关系 . (5 ) 还 可以计算碳含量 一定时 , 与碳 氮化铁
12、平衡 时金属 中 的氮 和铁含量 . 如果金属 中 的 氮 和 铁含量 低于 平衡值 , 就不会形 成碳氮化铁 . 应用OZ t u r k B的研 究结果 , 可以预 测 在什么 样的条件 下 , 在钢水中会形成碳氮化铁 , OZ t u r k B 还 指 出 , 钢 在 冷却 、 热 处 理 、 热 轧等过程中 , 在 固 体 钢 内都会析 出 氮 化 物 、 碳化 物 和碳氮化 物 . 根 据现有的热力学数据 , 可以估 计与析出 物平衡 时 元 素的平 衡浓 度 . 由以上 可见 , 研究 钢水中铁 的行 为 十 分重 要 . 因为 钢 中加人 适 量 的铁 , 对 连铸坯的质 量
13、, 形 成什么样的夹 杂 物及夹杂物 的形 态 , 制 定 热处 理 和 轧 制 工 艺都具 有重要影 响 . 2 结语 钦 在钢 中行为的研究 结果 , 可以在 含铁钢 中 具有以下重 要 的指 导作用 . (l ) 控制夹杂物 形状和分布状 态 , 提 高 钢 的 力 学 性 能 . (2)改 进 连铸坯 的质量 . (3 ) 为 制定 钢 的轧 制 和热处理提供理论依据 . 参考文献 : 汇1 1 5山t oH . 们ler n lod尹祖mlc sof oxy罗n , Nit l劝罗n and S田f t甘i n L iq ui d 加 n Eq山li br at e过w it hC滋
14、0 一 T io x an d Q O 一 A 1 203一 Tiox . Me l t s 团 St e e lR h , 199 4 (7):26 12砧 . l 2 伊茨科维奇 rM 著 . 钢脱氧及非 金属夹杂 物的变性 处理四 . 王长林译 . 北京 : 冶金工业出版社 , 1 98 6 . 【 3 1陈襄武 . 炼钢过程的脱氧 【 M l . 北京 : 冶金工业 出版 社 , 19 91 . 4 D 。旧hu e M . Eq山l i br i u m B e t,茂n s训1证 a记 T i t a n iu m i n L iq u l dIr o n 田 . M et al
15、lu .艺ic a】Tr a众遥et沁n s 侧 , l9 8 7 ( l2 ) : 68 1一6 85 . 15o z t u r k B . T卜el翎od刃坦mi csof I n el比沁n F o n 介吐沁ni n F e 一 T i 一 C 一 NA lf o娜切 . 5枉兄1仃以k in g 伪 n免化仪e Pr o 峨 - 第 4期 283 di n娜, 1塑 X , 7 3 :52 5 ,一 5 31 . 网Mor i t a . So lu b i l i t y o f N it r。罗n a沮 曲彦平等 : 钦在钢 水中的行为 【刀 Tu rkdO乎nE . C a
16、u se s a闻 Ell忱t s H SLA Of N it r id e 助d S此I s Ti t a 元切m 月1 0声切 . Nit r id e F o r mi n g Re a ct i on i n E qdi b r iu m o r L匆 咖 F e 一T i Q rb onit r i d e Pl仪i Pit atio n t o 伪n t i n u o u sCa st i ng n . 3 9 5 3 . 155Tm t io佰 inR el at沁n , 1夕男 , 11: Tr a在治ct沁留 I sU , 19 7 狱10 ) :翻8 65 4 E短ha访
17、o ro f tit an i um inmo lt e ns奴思1 QU Y a n 一 pi ng, D UHe 一g u i, (1 . Se执力1 or Mat e r i目Sei二ee a n d E ng i 川戈dn g , She n声飞U ni二份it yof Te C h加1 o 舒 Sh e ny a n g 11加23 , C h i叫之Sel父幻1 of Mat e r 刘 朋dM et a 】 】 啤丫N o r th已巧忱m Un i说r si t x , Sh e n 界n g l l( 乃拓 , Ch in a ) A为s七, 沈 The ob t a in
18、ed r e s e ar eh r e s ult son t h e be h avioroftit anium i n rnolt ens仪兄1ar e descr i b e d . T he 心 u lt sinel ude dc o x yge nating ab i lity , de s ulPhr izingabi lityof t it a niu m an d it s ef T ecto n i nc l u si o n int h e m o lt e n s州 . Th e r e s ult sar eof gr e atimPo r t a nee in sm
19、el t ing ti t anium 一 adde dste el , eo n t r ol li ng m o r - Ph ol ogyof in clu sio n i nste e l , imPr o vin g o n q uality ofeontin uouseas t Pr odu et s , w o r king out he at tr e atrnent and r ollingPr o e哪 . Keywo川 tit a nium ;mic r o alloyd sta日; inel因o n; r oll ingPr o c e溺; he att re aon
20、ent (邓美艳 编辑 ) s i 对K40S合金凝固过程及显微组织的影响 杨富民 , 姜文辉 , 孙晓峰 , 康蛆平 , 管恒荣 研究了s i对 K40 s 合金凝 固 过程及 显微组 织 的影 响 . 结果 表 明 , 随着S i含量的升高 , K40 S 合金凝固 时界 面生 长 由枝晶生长 转向明显 的内生生长 ; 虽然S i元素主要在 枝晶 间或晶界 偏 析 , 但当s i含量 升高 到一定程度后 , 枝 晶 内的 浓度逐渐升高而达 到显著水平 ; s i元素 对Cr 、 N i 、 W等 元素 在 K40 s 合金中 的 分布有影 响 , 当s i含量 达到0 .5%时 , Cr在
21、合金基体中 的含 量 减少 , Ni在合金基体中的含量 明 显 增加 , 合金中 M7C3型碳化物 的数 量增 多 ; 当S i含量 为1 . 0%时 , 合金基体中W元素的含量降低 , 同时合金 有 少 量 M6C型碳化 物析出 , 据 此推测K40 s合金中S i元素的加人对合金中M7C3 、 M6C型碳化物 的 形成 有影 响作用 . 修形剃齿刀的软件设计 孙兴伟 , 张幼君 编制了修形剃 齿刀的设计计算与绘 制剃 齿刀工作 图的C A D软件 , 包括基本参数输 人 , 选 择 , 设计参 数的计算与校 验 , 数据 传 递 , 以及 绘 制剃齿刀工作图 的整 个过 程 , 本软件采 用 面 向 对象方法 , 利用窗 口界 面技术 、, 用 高 级 语 言 V i su a lBa si 。 开 发了修形剃 齿刀的设计计 算 模 块 , 利用A u t oC AD内 嵌 的 AUT OL ISP语言开发了剃 齿刀工作 图绘制模块