3.3 冷卻速度對鋼中顯微夾雜物粒徑的影響
當(dāng)鋼水溫度低于其液相線溫度而高于固相線溫度時，鋼水處于凝固過程，鋼中溶質(zhì)元素的溶解度隨溫度的下降而降低，而溶質(zhì)元素在固液界面發(fā)生的微觀偏析使其在液相中的濃度升高。當(dāng)溶質(zhì)元素濃度超過夾雜物形成所需濃度時，這些元素便可以通過均質(zhì)形核或異質(zhì)形核的方式形成穩(wěn)定晶核并進一步長大而形成顯微夾雜。
在凝固過程中形成的顯微夾雜物的長大情況與鋼水冷卻速度關(guān)系密切。目前，鋼水凝固過程中析出夾雜物的研究集中于特殊鋼中鈦的氧化物或氮化物夾雜。研究結(jié)果表明：凝固析出的夾雜物顆粒尺寸與凝固率成正比，而與鋼水冷卻速度成反比。對于凝固開始前已經(jīng)形成的顯微夾雜而言，在相同的冷卻速率下，顆粒尺寸較小的夾雜在凝固過程中長大的程度更大。
4 結(jié)語
鋼中顯微夾雜的種類、數(shù)量、粒度分布對高品質(zhì)鋼質(zhì)量有影響。鋼中顯微夾雜物種類與普通夾雜物相近，但多產(chǎn)生于鋼水精煉后期及凝固過程中。高品質(zhì)潔凈鋼中粒徑小于5μm的顯微夾雜物占85％以上。在冶煉過程中，LF、VD、RH以及中間包均有去除顯微夾雜物的功能。其中，LF和RH對鋼中顯微夾雜物的去除效果較明顯，而VD的去除效果一般。對顯微夾雜物的來源和去除綜合分析得出：優(yōu)化中間包噴涂料和覆蓋劑以及包型結(jié)構(gòu)均有利于降低鋼中顯微夾雜物的粒徑。此外，鋼水冷卻及凝固過程中，強脫氧元素的二次及三次脫氧產(chǎn)物是鋼中顯微夾雜物的重要組成部分之一。降低進入精煉爐的鋼水初始氧含量或通過精煉方法降低鋼水出鋼時的全氧含量均對降低顯微夾雜物的粒徑，提高鋼材質(zhì)量有利。凝固過程中，加強鋼坯表面散熱有助于提高固液界面的移動速度，進而提高鋼水凝固速率，最終達到降低鋼坯中顯微夾雜物粒徑的目的。但是，在鋼水凝固過程中，由于溶質(zhì)元素微觀偏析、液相區(qū)內(nèi)的宏觀偏析以及凝固過程難于觀測等原因，析出的顯微夾雜的成分、粒徑以及分布方面的研究較少。計算機技術(shù)和冶金數(shù)值模擬理論的發(fā)展為鋼水凝固過程中顯微夾雜物的析出、長大方面的數(shù)值模擬研究提供了基礎(chǔ)。關(guān)于鋼中顯微夾雜物的生成、長大等情況尚需進行深入的理論研究。
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