D0I:10.13374/i.issnl00103.2009.s1.011 第31卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.31 Suppl.1 2009年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2009 硬线钢Al2O,SiO2一MgO Cao一MnO系夹杂物低熔 点区域控制 柴国强3)王福明)李长荣) 1)北京科技大学冶金与生态工程学院，北京1000832)北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 3)北京科技大学生态与循环治金教有部重点实验室，北京100083 摘要对某厂生产的高碳硬线盘条中的夹杂物成分进行了统计分析，并通过热力学计算软件FactSage计算分析了ASi一 Mn复合脱氧条件下高碳硬线盘条中Al203SiO2一gO-Cao一Mn0五元系夹杂物低熔点区域的控制范围.在五元系低熔点区 域内A1203的质量分数可达56%，Ca0的质量分数为20%~30%. 关键词低熔点夹杂物：高碳硬线钢；热力学计算 Low melting point zone control of the Al203 SiOz-MgO CaO MnO system for hard wire steel CHAI Guo-qiang3).WANG Fu-ming3,LI Chang-rong2) 1)School of Metallurgical and Ecological Engineering University of Science and Technology Beijing Beijing 100083.China 2)School of Materials Science and Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China 3)Key Lab of the Ministry of Education of China for EcologicReeycle Metallurgy.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083. China ABSTRACT A statistical analysis on the compositions of inclusions in high carbon wire rod produced by one steel company was con- ducted.And the compositions of low melting point inclusions of Al2O3 SiO2-Mgo CaOMnO system in a high carbon wire rod steel with Al-Si-Mn deoxidization were calculated and analyzed by the thermodynamic software FactSage.In the low melting point zone of the Al203 SiO2-Mgo-Cao-MnO system for a high carbon wire rod steel,the Al203 content should reach 56%.and Cao 20% 30%. KEY WORDS low melting point inclusion:high carbon wire rod steel:thermodynamic calculation 用于桥梁缆线、机械机构等的高碳硬线钢要求 1 具有优良的拉拔性能及拉拔后的抗疲劳性能，硬线 高碳硬线盘条中夹杂物分析 中的硬质非金属夹杂物对冷拉过程断丝或硬线制品 目前国内某厂高强度预应力钢丝、钢绞线用高 的抗疲劳性能有重要的影响，这就要求高碳硬线钢 碳硬线钢采用转炉冶炼一炉外精炼一连铸流程生产， 中尽可能诚少硬质非金属夹杂物山，有关文献表 脱氧时采用一定程度的铝脱氧，以将钢液中的氧控 明，夹杂物的熔点和其变形能力有很大的关系，在轧 制在较低水平；LF精炼过程中，在钢包底部吹氩去 制温度下随着夹杂物熔点的降低，其变形能力越来 除夹杂物的同时，还通过渣一钢精炼调整控制炉渣 越好2]，本文通过热力学计算软件FactSage对A1 成分来影响和控制钢液的Al、Ca、O含量，进而通过 SiMn复合脱氧条件下的高碳硬线钢中夹杂物成 控制钢液中的Al、Ca、0量对夹杂物成分进行控制. 分进行了优化，以获得低熔点的塑性夹杂物· 以往文献研究表明，钢中夹杂物主要为Mn0一 收稿日期：2009-10-01 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N。,50874007):北京市教有委员会共建项目专项资助 作者简介：柴国强(1983一)，男，硕士研究生，Emil:cgqustb@126.com
硬线钢 Al2O3－SiO2－MgO－CaO－MnO 系夹杂物低熔 点区域控制 柴国强13） 王福明13） 李长荣2） 1） 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 2） 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 3） 北京科技大学生态与循环冶金教育部重点实验室北京100083 摘 要 对某厂生产的高碳硬线盘条中的夹杂物成分进行了统计分析并通过热力学计算软件 FactSage 计算分析了 Al－Si－ Mn 复合脱氧条件下高碳硬线盘条中 Al2O3－SiO2－MgO－CaO－MnO 五元系夹杂物低熔点区域的控制范围．在五元系低熔点区 域内 Al2O3 的质量分数可达56％CaO 的质量分数为20％～30％． 关键词 低熔点夹杂物；高碳硬线钢；热力学计算 Low melting point zone control of the Al2O3－SiO2－MgO－CaO－MnO system for hard wire steel CHAI Guo-qiang 13）W A NG Fu-ming 13）LI Chang-rong 2） 1） School of Metallurgical and Ecological EngineeringUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China 2） School of Materials Science and EngineeringUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China 3） Key Lab of the Ministry of Education of China for Ecologic ＆ Recycle MetallurgyUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083 China ABSTRACT A statistical analysis on the compositions of inclusions in high carbon wire rod produced by one steel company was conducted．And the compositions of low melting point inclusions of Al2O3－SiO2－MgO－CaO－MnO system in a high carbon wire rod steel with Al－Si－Mn deoxidization were calculated and analyzed by the thermodynamic software FactSage．In the low melting point zone of the Al2O3－SiO2－MgO－CaO－MnO system for a high carbon wire rod steelthe Al2O3content should reach56％and CaO20％～ 30％． KEY WORDS low melting point inclusion；high carbon wire rod steel；thermodynamic calculation 收稿日期：2009-10-01 基金项目：国家自然科学基金资助项目（No．50874007）；北京市教育委员会共建项目专项资助 作者简介：柴国强（1983－）男硕士研究生E-mail：cgqustb＠126．com 用于桥梁缆线、机械机构等的高碳硬线钢要求 具有优良的拉拔性能及拉拔后的抗疲劳性能．硬线 中的硬质非金属夹杂物对冷拉过程断丝或硬线制品 的抗疲劳性能有重要的影响这就要求高碳硬线钢 中尽可能减少硬质非金属夹杂物［1］．有关文献表 明夹杂物的熔点和其变形能力有很大的关系在轧 制温度下随着夹杂物熔点的降低其变形能力越来 越好［2－3］．本文通过热力学计算软件 FactSage 对 Al －Si－Mn 复合脱氧条件下的高碳硬线钢中夹杂物成 分进行了优化以获得低熔点的塑性夹杂物． 1 高碳硬线盘条中夹杂物分析 目前国内某厂高强度预应力钢丝、钢绞线用高 碳硬线钢采用转炉冶炼－炉外精炼－连铸流程生产． 脱氧时采用一定程度的铝脱氧以将钢液中的氧控 制在较低水平；LF 精炼过程中在钢包底部吹氩去 除夹杂物的同时还通过渣－钢精炼调整控制炉渣 成分来影响和控制钢液的 Al、Ca、O 含量进而通过 控制钢液中的 Al、Ca、O 量对夹杂物成分进行控制． 以往 文 献 研 究 表 明钢 中 夹 杂 物 主 要 为 MnO－ 第31卷 增刊1 2009年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31Suppl．1 Dec．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．s1．011
.142 北京科技大学学报 2009年增刊1 Al203Si02和Al203Si02Ca0两类夹杂物，其中 前者是Al-Si-Mn脱氧产物，后者是脱氧产物与精 12 炼渣复合作用产生的.另外，渣及耐火材料中的 8 Mg0也会通过反应进入钢液·在实际生产中，钢中 夹杂物除少量MnS外，大多为四元及四元以上夹 杂物4 夹杂物种类 本文首先对国内某钢厂生产的82邵高碳钢盘 条中夹杂物成分进行统计分析，发现绝大多数夹杂 图1高碳硬线盘条中各类夹杂物所占的比例 物都含有MgO,且五元系夹杂物所占的比重很大， 其中：1-Alz0s十Si02十Mg0十Ca0十Mn0:2-Al203十Si02十 见图1， Mg0十Ca0;3-A203+Mg0十Ca0+Mn0;4-A20s十Si02+ 图2是高碳硬线热轧盘条纵截面上两个典型的 Ca0+Mm0;5-Al203十Si02十Mg0+Mn0 夹杂物sEM图，图2(a)所示夹杂物中Al203、Mg0 等软化相而形成了复合夹杂物，因此在盘条轧制过 含量较高，形成的夹杂物形状不规则，在盘条轧制过 程易变形.典型的夹杂物成分如表1所示 程中不易变形；而图2(b)所示杂物中由于含有Mn0 (a) 1200 Al Mg 800 400 Ca Mn Fe 0 2.5m 4 E/keV (b) 400 Al Mg 200 Mn 100 5 um 1351 E/keV 图2高碳钢盘条中典型的夹杂物形貌及组成 (a)非塑性夹杂物及其能谱：(b)塑性夹杂物及其能谱 表1高碳硬线钢中典型的夹杂物成分（质量分数）% 有Mn0只会降低夹杂物的熔点，因此本文首先优 分类 Al203 Ca0 Mgo Si02 MnO 化了Al203SiO2一Mg0Ca0四元系夹杂物.文献 图2(a) 80.2 2.4 17.4 表明6]，当夹杂物的熔点低于1500℃时，其变形能 图2(b)51.1 12.4 4.1 8.9 16.4 力就比同温度下的钢的变形能力好.图3为A12O3一 Si02一Mg0Ca0系中各组元质量分数分别变化时 2 高碳硬线钢中AlO3SiO2一MgO CaO四 对应低熔点（熔点<1500℃）区域占总相图的百分 元系夹杂物各组元对夹杂物熔点的影响 比的变化规律.由图可以看出，随着MgO、Al2O3含 规律 量的增加，该系低熔点夹杂物所占的比例在减少； 金利玲、王海涛等人[可利用热力学计算软件 Ca0的含量在30%左右时，低熔点夹杂物所占的比 FactSage研究了Ca0Si02一Al203一Mn0四元系夹 例最大；Si02控制在40%~65%之间，低熔点夹杂 杂物低熔点区域控制，优化了四元系夹杂物成分 物所占的比例最大，其中Al2O3十SiO2十Mg0十Ca0= 100%. 由于夹杂物中Mn0组元为软化组元，夹杂物中含
Al2O3－SiO2 和Al2O3－SiO2－CaO 两类夹杂物其中 前者是 Al－Si－Mn 脱氧产物后者是脱氧产物与精 炼渣复合作用产生的．另外渣及耐火材料中的 MgO 也会通过反应进入钢液．在实际生产中钢中 夹杂物除少量 MnS 外大多为四元及四元以上夹 杂物［4］． 本文首先对国内某钢厂生产的82B 高碳钢盘 条中夹杂物成分进行统计分析发现绝大多数夹杂 物都含有 MgO且五元系夹杂物所占的比重很大 见图1． 图2是高碳硬线热轧盘条纵截面上两个典型的 夹杂物 SEM 图图2（a）所示夹杂物中 Al2O3、MgO 含量较高形成的夹杂物形状不规则在盘条轧制过 程中不易变形；而图2（b）所示杂物中由于含有 MnO 图1 高碳硬线盘条中各类夹杂物所占的比例 其中：1－Al2O3＋SiO2＋ MgO＋CaO＋ MnO；2－Al2O3＋SiO2＋ MgO＋CaO；3－Al2O3＋MgO＋CaO＋MnO；4－Al2O3＋SiO2＋ CaO＋MnO；5－Al2O3＋SiO2＋MgO＋MnO 等软化相而形成了复合夹杂物因此在盘条轧制过 程易变形．典型的夹杂物成分如表1所示． 图2 高碳钢盘条中典型的夹杂物形貌及组成 （a） 非塑性夹杂物及其能谱；（b） 塑性夹杂物及其能谱 表1 高碳硬线钢中典型的夹杂物成分（质量分数） ％ 分类 Al2O3 CaO MgO SiO2 MnO 图2（a） 80∙2 2∙4 17∙4 － － 图2（b） 51∙1 12∙4 4∙1 8∙9 16∙4 2 高碳硬线钢中 Al2O3－SiO2－MgO－CaO 四 元系夹杂物各组元对夹杂物熔点的影响 规律 金利玲、王海涛等人［5］ 利用热力学计算软件 FactSage 研究了 CaO－SiO2－Al2O3－MnO 四元系夹 杂物低熔点区域控制优化了四元系夹杂物成分． 由于夹杂物中 MnO 组元为软化组元夹杂物中含 有 MnO 只会降低夹杂物的熔点因此本文首先优 化了 Al2O3－SiO2－MgO－CaO 四元系夹杂物．文献 表明［6］当夹杂物的熔点低于1500℃时其变形能 力就比同温度下的钢的变形能力好．图3为 Al2O3－ SiO2－MgO－CaO 系中各组元质量分数分别变化时 对应低熔点（熔点＜1500℃）区域占总相图的百分 比的变化规律．由图可以看出随着 MgO、Al2O3 含 量的增加该系低熔点夹杂物所占的比例在减少； CaO 的含量在30％左右时低熔点夹杂物所占的比 例最大；SiO2 控制在40％～65％之间低熔点夹杂 物所占的比例最大其中 Al2O3＋SiO2＋MgO＋CaO＝ 100％． ·142· 北 京 科 技 大 学 学 报 2009年 增刊1
Vol.31 Suppl.1 柴国强等：硬线钢Al2Os-SiO2一MgO-CaO厂MnO系夹杂物低熔点区域控制 .143 100 较高碱度的夹杂物1.图5表明，当夹杂物的碱度 。-MgO R在1~2之间变化时，随着碱度的增加，夹杂物低 80 -Al,O Sio. 熔点区域所占的比例迅速减少；而当夹杂物的碱度 要 60 Cao 大于3后，碱度对夹杂物低熔点区域所占的比例影 40 响很小，而Mn0对夹杂物软化的作用受夹杂物碱 度的影响很小， 20✉ 是18 ■ 00 。-5%Mn0 15 30 45 60 75 ◆-10%Mn0 四元系夹杂物各组元质量百分比% 16 +-15%MnO 20%Mn0 图3Al20sSi02一Mg0Ca0系中各组元质量分数分别变化时 对低熔点（熔点<1500℃）区域占总相图的百分比的影响 空 3铝脱氧条件下的夹杂物成分优化 公 以 6 为了降低高强度预应力钢丝、钢绞线用高碳硬 0 345678 线钢中氧的含量，以提高钢的洁净度，一般会采用一 夹杂物碱度 定程度的铝脱氧，对钢液中脱氧元素和夹杂物之间 建立平衡关系，其化学反应为 图5夹杂物碱度变化时对应低熔点（熔点<1500℃）区域占总 相图的百分比的变化规律 2[A1]+3[0]=Al203(S) (1) 4[A1]+3Si02(S)=3[Si]+2Al203(S)(2) 图6为夹杂物碱度分别为3和8,0Mo=10% 因此，采用铝脱氧时，必然导致夹杂物中A203 时的Al203Si02一Mg0Ca0一Mn0系相图，从图中 含量增多，不利于夹杂物塑性化，因此，本文在四元 可以看出，在五元系夹杂物低熔点区域（熔点< 系基础上研究了MnO对铝脱氧条件下的夹杂物熔 1500℃)随着夹杂物碱度的增加，其含Alz03的量 点的影响规律.由图4可以看出当夹杂物中A1203 也在相应的增加，即在用铝脱氧冶炼高碳硬线时， 含量在40%~60%时，随着夹杂物中Mn0含量的 应当用高碱度的精炼渣进行精炼，形成较高碱度的 增加，低熔点夹杂物区域所占的比例在增大，其中 夹杂物，有利于夹杂物塑性化，另外，铝脱氧条件 Al203十Si02+Mg0+Ca0+Mn0=100%. 下，夹杂物中Mg0的含量对夹杂物的熔点影响很 大，Mg0的含量应当小于10% 45 ·-5%Mn0 0 5五元系Al203SiO2-Mg0Ca0-Mn0夹 ·10%MnO 35 15%MnO t-20%Mn0 杂物优化结果 30 25%Mn0 为了更准确的控制夹杂物的成分，本文对五元 25 系Al2O3十SiOz+Mg0十Ca0+Mn0夹杂物成分进 204 715 行了优化.图7是0Mgo=10%,0M0=10%时的 Al03Si02一Mg0Ca0一Mn0五元系相图(Al203十 102030 4050 60 Si02十Mg0十Ca0十Mn0=100%),由图可以看出 Al0,的含量% 该系低熔点(<1500℃)区域的形状如瓶状.高碳硬 图4夹杂物中A1203含量变化对低熔点（熔点<1500℃）区域占 线钢在冶炼过程中需一定程度的铝脱氧，因而夹杂 总相图的百分比的影响 物中的A1203含量较高，若保证夹杂物熔点小于 4夹杂物的碱度对夹杂物熔点的影响规律 1500℃，则夹杂物中Al203的含量最高可占56%， 相应的夹杂物的成分应当控制在区域a,20%~ 从热力学角度分析，夹杂物和渣的成分是一致 30%的Ca0,如图7所示， 的，因此选择不同碱度(R=Ca0/SiO2)的渣必然导 本文通过能谱分析了82B盘条中夹杂物的成 致生成不同碱度的夹杂物，对高碳硬线钢来说，一 分并标在了图7中，从图中可以看出该厂实际生产 般采用高碱度的精炼渣进行精炼，因而必然会产生 的高碳盘条中大部分夹杂物的成分落在了低熔点区
图3 Al2O3－SiO2－MgO－CaO 系中各组元质量分数分别变化时 对低熔点（熔点＜1500℃）区域占总相图的百分比的影响 3 铝脱氧条件下的夹杂物成分优化 为了降低高强度预应力钢丝、钢绞线用高碳硬 线钢中氧的含量以提高钢的洁净度一般会采用一 定程度的铝脱氧．对钢液中脱氧元素和夹杂物之间 建立平衡关系其化学反应为： 2［Al］＋3［O］＝Al2O3（S） （1） 4［Al］＋3SiO2（S）＝3［Si］＋2Al2O3（S） （2） 因此采用铝脱氧时必然导致夹杂物中 Al2O3 含量增多不利于夹杂物塑性化．因此本文在四元 系基础上研究了 MnO 对铝脱氧条件下的夹杂物熔 点的影响规律．由图4可以看出当夹杂物中 Al2O3 含量在40％～60％时随着夹杂物中 MnO 含量的 增加低熔点夹杂物区域所占的比例在增大其中 Al2O3＋SiO2＋MgO＋CaO＋MnO＝100％． 图4 夹杂物中 Al2O3 含量变化对低熔点（熔点＜1500℃）区域占 总相图的百分比的影响 4 夹杂物的碱度对夹杂物熔点的影响规律 从热力学角度分析夹杂物和渣的成分是一致 的因此选择不同碱度（ R＝CaO／SiO2）的渣必然导 致生成不同碱度的夹杂物．对高碳硬线钢来说一 般采用高碱度的精炼渣进行精炼因而必然会产生 较高碱度的夹杂物［7］．图5表明当夹杂物的碱度 R 在1～2之间变化时随着碱度的增加夹杂物低 熔点区域所占的比例迅速减少；而当夹杂物的碱度 大于3后碱度对夹杂物低熔点区域所占的比例影 响很小而 MnO 对夹杂物软化的作用受夹杂物碱 度的影响很小． 图5 夹杂物碱度变化时对应低熔点（熔点＜1500℃）区域占总 相图的百分比的变化规律 图6为夹杂物碱度分别为3和8w MnO＝10％ 时的 Al2O3－SiO2－MgO－CaO－MnO 系相图从图中 可以看出在五元系夹杂物低熔点区域（熔点＜ 1500℃）随着夹杂物碱度的增加其含 Al2O3 的量 也在相应的增加．即在用铝脱氧冶炼高碳硬线时 应当用高碱度的精炼渣进行精炼形成较高碱度的 夹杂物有利于夹杂物塑性化．另外铝脱氧条件 下夹杂物中 MgO 的含量对夹杂物的熔点影响很 大MgO 的含量应当小于10％． 5 五元系 Al2O3－SiO2－MgO－CaO－MnO 夹 杂物优化结果 为了更准确的控制夹杂物的成分本文对五元 系 Al2O3＋SiO2＋MgO＋CaO＋MnO 夹杂物成分进 行了优化．图7是 w MgO＝10％w MnO＝10％时的 Al2O3－SiO2－MgO－CaO－MnO 五元系相图（Al2O3＋ SiO2＋MgO＋CaO＋MnO＝100％）．由图可以看出 该系低熔点（＜1500℃）区域的形状如瓶状．高碳硬 线钢在冶炼过程中需一定程度的铝脱氧因而夹杂 物中的 Al2O3 含量较高．若保证夹杂物熔点小于 1500℃则夹杂物中 Al2O3 的含量最高可占56％ 相应的夹杂物的成分应当控制在区域 a20％～ 30％的 CaO如图7所示． 本文通过能谱分析了82B 盘条中夹杂物的成 分并标在了图7中从图中可以看出该厂实际生产 的高碳盘条中大部分夹杂物的成分落在了低熔点区 Vol．31Suppl．1 柴国强等： 硬线钢 Al2O3－SiO2－MgO－CaO－MnO 系夹杂物低熔点区域控制 ·143·
,144 北京科技大学学报 2009年增刊1 域.同时也有一少部分夹杂物中Al203含量过高， 是铝脱氧后生成的Al203没有与SiO2、Mn0等复合 熔点大于1500℃.形成高熔点夹杂物的主要原因 形成低熔点的复合夹杂物 Cao+SiO. Cao+SiO, (a) 0.901 CaO/SiO,3 (b) 0.90.1Ca0/si0,=8 0.8 0.2 0.8/22000.2 0.74 0.3 0.64. 度04 0.6∠ 0.5A 0.5 0.5 0.4 0.4 含06 0.3 0.3 0.2 0.8 02 0.1 0.1 …- 20.9 Mgo 4 000650102o. MgO 0.90.807060i504030202A1,0, 图6夹杂物碱度对A203十SiO2十MgO十Ca0十Mn0系夹杂物相图的影响 (a)R=3;(b)R=8 ALO, (3)国内某钢厂生产的高碳硬线盘条中的夹杂 0.9 0.1 物成分大部分落在了低熔点区域， 0.8 00 0.2 0.7 0.3 0.6 参考文献 0.5 1600 0.5 [1]Wang X H,Wang L F.Control of the non metallic inclusions in 0.4 A0.6 0.3 400 0.7 hard wire steels.Steel Wire Products,2005,31(5).9 0.2 入0.8 (王新华，王立蜂.硬线钢中非金属夹杂物控制.金属制品 0.1 入0.9 2005,31(5):9) SiO, 0.90.80.70.60.50.40.30.20.1Ca0 [2]Bernard G.Ribound P V,Urbain G.Oxide inclusion splasticity. (ALO,+SiO,+CaO)质量分数 Rev Metall CIT.1981,78(5):421 [3]Malm S.On the precipitation of slag inclusions during solidifica- 图7Mg0质量分数为10%，Mn0质量分数为10%时Az03一 tion of high carbon steel deoxidized with aluminium and mish met- SiO2一1g0 Ca0一Mn0五元系夹杂物相图及低熔点区域 al.Scand J Metall,1976.15:248 [4]Gu K J,Wei J,Cai KK,et al.Non metallic inclusions in 72A 6结论 steel.JUniv Sci Technol Beijing.2003.25(1):26 (顾克井，魏军，蔡开科，等.72A钢非金属夹杂物行为·北京科 (1)高强度预应力钢丝、钢绞线用高碳硬线钢 技大学学报，2003,25(1)：26) 在用铝、硅、锰复合脱氧时，夹杂物中A1203的含量 [5]Jin L L.Wang HT.Composition control of Cao SiOz-Al2Os 可控制在50%以内，同时夹杂物中要含有一定量的 MnO system in tire cord steel.I Univ Sci Technol Beijing, 2007,29(6):576 Ca0、SiOz以形成低熔点的夹杂物；Mg0不利于低 (金利玲，王海涛，Cao-SiO2一Al203一Mn0系低溶点区域控 熔点夹杂物的形成，夹杂物中Mg0的含量应小于 制.北京科技大学学报，2007,29(6)：576) 10%.Mn0是软化相，其含量越多低熔点夹杂物越 [6]Jun K.Koji T.Advance of valve spring Steel.Wire JInt,1992 易形成，一般控制Mn0的含量在10%左右 (11):55 (2)夹杂物的碱度(R=Ca0/Si02)<2时，其 [7]Wang H T.Research on Process and Theory of Plastification of 对夹杂物熔点有很大的影响，而当R>3时，随着夹 Oxide Inclusions in Tire Cord Steel[Dissertation].Beijing:Uni- versity of Science and Technology Beijing.2007:109 杂物碱度的增加低熔点区域所占相图的比例变化不明 (王海涛.帘线钢中氧化物夹杂塑性化的理论及工艺研究[学位 显，但低熔点区域夹杂物中A2O3的含量有所增加. 论文]-北京：北京科技大学，2007：109)
域．同时也有一少部分夹杂物中 Al2O3 含量过高 熔点大于1500℃．形成高熔点夹杂物的主要原因 是铝脱氧后生成的 Al2O3 没有与 SiO2、MnO 等复合 形成低熔点的复合夹杂物． 图6 夹杂物碱度对 Al2O3＋SiO2＋MgO＋CaO＋MnO 系夹杂物相图的影响 （a） R＝3；（b） R＝8 图7 MgO 质量分数为10％MnO 质量分数为10％时 Al2O3－ SiO2－MgO－CaO－MnO 五元系夹杂物相图及低熔点区域 6 结论 （1） 高强度预应力钢丝、钢绞线用高碳硬线钢 在用铝、硅、锰复合脱氧时夹杂物中 Al2O3 的含量 可控制在50％以内同时夹杂物中要含有一定量的 CaO、SiO2 以形成低熔点的夹杂物；MgO 不利于低 熔点夹杂物的形成夹杂物中 MgO 的含量应小于 10％．MnO 是软化相其含量越多低熔点夹杂物越 易形成一般控制 MnO 的含量在10％左右． （2） 夹杂物的碱度（ R ＝CaO／SiO2）＜2时其 对夹杂物熔点有很大的影响而当 R＞3时随着夹 杂物碱度的增加低熔点区域所占相图的比例变化不明 显但低熔点区域夹杂物中 Al2O3的含量有所增加． （3） 国内某钢厂生产的高碳硬线盘条中的夹杂 物成分大部分落在了低熔点区域． 参 考 文 献 ［1］ Wang X HWang L F．Control of the non-metallic inclusions in hard wire steels．Steel Wire Products200531（5）：9 （王新华王立峰．硬线钢中非金属夹杂物控制．金属制品 200531（5）：9） ［2］ Bernard GRibound P VUrbain G．Oxide inclusion splasticity． Rev Metall CIT198178（5）：421 ［3］ Malm S．On the precipitation of slag inclusions during solidification of high-carbon steel deoxidized with aluminium and mish metal．Scand J Metall197615：248 ［4］ Gu K JWei JCai K Ket al．Non-metallic inclusions in 72A steel．J Univ Sci Technol Beijing200325（1）：26 （顾克井魏军蔡开科等．72A 钢非金属夹杂物行为．北京科 技大学学报200325（1）：26） ［5］ Jin L LWang H T．Composition control of CaO－SiO2－Al2O3－ MnO system in tire cord steel． J Univ Sci Technol Beijing 200729（6）：576 （金利玲王海涛．CaO－SiO2－Al2O3－MnO 系低熔点区域控 制．北京科技大学学报200729（6）：576） ［6］ Jun KKoji T．Advance of valve spring Steel．Wire J Int1992 （11）：55 ［7］ Wang H T．Research on Process and Theory of Plastification of Oxide Inclusions in Tire Cord Steel［Dissertation］．Beijing：University of Science and Technology Beijing2007：109 （王海涛．帘线钢中氧化物夹杂塑性化的理论及工艺研究［学位 论文］．北京：北京科技大学2007：109） ·144· 北 京 科 技 大 学 学 报 2009年 增刊1