高洁净钢液中夹杂物形成过程中的小尺度理论初探.pdfVIP

高洁净钢液中夹杂物形成过程中的小尺度理论初探 王国承 1 （江西理工大学冶金与化学工程学院，赣州 341000 ） 摘 要 为了解夹杂物形成机理，进行夹杂物的超细化控制，本文采用纳米热力学理论对夹杂物形成过程中小尺度 阶段（不大于100nm）的行为进行了初步探讨。小尺度阶段主要包括夹杂物分子形成、临界晶核形成和长大三个阶 段；考虑纳米效应，建立了夹杂物在小尺度阶段的Gibbs 自由能变化方程；同时，以Al O 夹杂为研究对象，借助 2 3 团簇理论和分子动力学模拟方法，对形成临界晶核之前的团簇结构能量进行了计算，得出Al2O3 团簇结构稳定性的 基本趋势。 关键词 高洁净钢液 夹杂物 小尺度 形成 Research on Small Scale Theory in the Process of Inclusions Formation in High Clean Molten Steel Wang Guocheng (Faculty of Metallurgical and Chemical Engineering, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou, 341000) Abstract The small scale stage behavior in the process of inclusions formation was researched by nano-thermodynamics theory, in order to realize formation mechanism of inclusions and put up inclusions super refining controlling. Small scale stages include that molecular formation, critical crystal nucleus formation, and nucleus growth. The Gibbs free energy change equation of inclusions in small scale stage was deduced in considering nano-effect. At the same time, the energy of Al2O3 clusters before critical nucleus was calculated by cluster theory and molecular dynamics method, and stability tendency of Al O clusters was obtained. 2 3 Key words high clean molten steel, inclusions, small scale theory, formation 1 引言 高洁净钢及夹杂物控制是现代炼钢的发展方向，是制备高性能钢铁材料的重要基础。夹杂物控制目的是 为了获得理化性质良好、尺寸细小且分布均匀的理想颗粒存在状态。薄板钢生产实践和研究表明[1～3] ，夹杂 物控制在纳米级，对钢的力学性能不但无危害作用，而且有较好的强韧化作用。然而，很多钢材并不能够通 过薄板坯连铸连轧工艺生产，那么如何通过冶金工艺和钢液洁净度的控制，在量大面广的传统工艺钢中实现 夹杂物的亚微米化、纳米化，从长远看有研究的必要性。 本文基于高洁净钢的发展趋势，提出对于内生型非金属夹杂物，应从夹杂物的形核、核心长大、碰撞、 聚集等演变的全过程进行系统研究。目前，冶金理论主要是基于宏观经典热力学，这对解释夹杂