20SiMn合金结构钢精炼渣系优化

摘要：

为控制20SiMn锻件用结构钢中氧含量和钢中夹杂物,首先采用热力学软件FactSage 8.1计算了 1 600℃下CaO-SiO2-Al2O3-5％MgO系精炼渣与20SiMn钢液平衡时的等氧线,并优化了精炼渣成分.同时,计算了不同氧含量下钢中Fe-Mg-Al-O体系优势区图.其次,实验室中设计了 4组精炼渣成分,并在1 600℃下采用高温电阻炉进行渣-钢平衡试验,试验后采用X射线荧光光谱分析测定渣成分,采用等离子体光谱仪对钢样成分进行分析,采取红外碳硫分析仪、氧氮联合分析仪分别测定钢中碳硫和全氧含量,采用场发射扫描电子显微镜对试样中的夹杂物进行成分和形貌分析,并对钢中夹杂物数量与成分进行统计,试验研究了不同精炼渣对钢中氧含量、夹杂物组成、数量和尺寸的影响.最后,建立了动力学模型来描述"钢渣"界面上的夹杂物去除行为.试验和热力学模型结果揭示了钢中典型Al2O3、MgO·Al2O3夹杂物与钢中氧、镁和铝含量的关系,动力学模型描述了夹杂物分离率、全氧含量与整体润湿性之间的对应关系.优化渣系中SiO2、CaO、Al2O3和MgO质量分数分别为0～24.7％、44.3％～55.1％、20.5％～48.2％和5％～8％时,可控制钢中溶解氧质量分数为0.000 5％内;典型成分50.4％CaO-40.3％Al2O3-4.3％SiO2-5％MgO渣系可将钢中总氧质量分数和夹杂物数量分别控制为0.001 42％和9.9个/mm2,试验与模型预测结果基本一致.

关键词：20SiMn钢、精炼渣、非金属夹杂物、热力学、动力学模型

所属期刊栏目：58

分类号：TF703.5;TG142.41;TF524

资助基金：国家自然科学基金;湖北省教育厅科学技术研究计划资助项目

在线出版日期：2023-02-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：100-107,152