【摘 要】
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430铁素体不锈钢是使用最广泛的钢种之一,为提高其产品性能,控制非金属夹杂物的成分和降低钢中非金属夹杂物的数量是生产高质量洁净钢的前提。钢液脱氧产生了大量夹杂物,其成分取决于夹杂物、精炼渣、耐火材料、钢液之间的化学反应。同时,由于精炼渣的吸附作用,夹杂物上浮至钢-渣界面而去除。通过合适的精炼工艺能控制钢液中非金属夹杂物的成分和数量。本研究通过热力学软件Fact Sage和高温平衡实验,构建了187
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430铁素体不锈钢是使用最广泛的钢种之一,为提高其产品性能,控制非金属夹杂物的成分和降低钢中非金属夹杂物的数量是生产高质量洁净钢的前提。钢液脱氧产生了大量夹杂物,其成分取决于夹杂物、精炼渣、耐火材料、钢液之间的化学反应。同时,由于精炼渣的吸附作用,夹杂物上浮至钢-渣界面而去除。通过合适的精炼工艺能控制钢液中非金属夹杂物的成分和数量。本研究通过热力学软件Fact Sage和高温平衡实验,构建了1873 K温度下430铁素体不锈钢、夹杂物、精炼渣和耐火材料之间的热力学平衡关系,探讨了精炼渣和耐火材料对钢中非金属夹杂物的影响规律,构建并应用了钢-渣界面夹杂物的转移模型,有效预测了夹杂物在钢-渣界面的去除行为,最后基于热力学与动力学的角度对430铁素体不锈钢的精炼渣进行优化计算。研究结果表明:（1）热力学平衡计算结果表明,钢中Al含量、夹杂物中Al2O3含量随精炼渣碱度增加而增加,而钢中O含量、夹杂物中Si O2含量随精炼渣碱度的增加而减少。（2）高温平衡实验表明1873 K下430不锈钢中夹杂物以复合Si O2-Mn O-Al2O3-Cr2O3氧化物为主。随着精炼渣碱度的增加,夹杂物中Al2O3含量增加,钢中全氧含量、夹杂物平均尺寸和夹杂物密度逐渐降低,当精炼渣碱度为1.5时,增加精炼渣Ca O/Al2O3比对其影响很小。当精炼渣碱度控制在2.0以下时能将夹杂物中Al2O3含量控制在20%以下。（3）三种耐火材料的实验研究表明,使用Al2O3耐火材料将不利于430不锈钢的洁净度,使用Zr O2耐火材料对430不锈钢洁净度的影响与Mg O耐火材料相当。（4）夹杂物转移模型表明,当液态夹杂物中含有更高的Al2O3含量时更有利于夹杂物的去除。（5）基于热力学与动力学的角度优化了430不锈钢的精炼渣,使用48.3%Ca O-24.2%Si O2-12.5%Al2O3-5%Mg O-10%Ca F2精炼渣系能够良好的控制液态夹杂物的成分并将液态夹杂物的尺寸控制在10μm以下。
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