重轨钢中MnS析出热力学和动力学分析

张学伟¹，张立峰¹，杨文¹，董元篪²，李扬洲³

1. 北京科技大学冶金与生态工程学院2. 安徽工业大学冶金工程学院3. 攀枝花钢钒有限公司提钒炼钢厂

摘 要：采用无水有机溶液电解法分离提取重轨钢中的Mn S夹杂物,采用扫描电镜观察铸坯内和钢轨中Mn S夹杂物的三维形貌,并结合能谱仪分析其成分。铸坯被轧制成钢轨后,相应的Mn S夹杂物都沿着轧制方向被轧制成长条状。基于热力学和动力学模型,分析重轨钢中Mn S夹杂物析出行为以及在钢液凝固过程中锰元素和硫元素偏析的程度。热力学分析表明,Mn S夹杂物在凝固末期凝固分数为0.94时开始析出,其析出量由初始w（[Mn]）和初始w（[S]）决定,且在凝固过程受到冷却速率的影响,对比发现,热力学的计算析出结果与Thermo-Calc和Fact Sage6.4的计算结果有较好的一致性;动力学分析表明,在钢液凝固过程增加冷却速率,凝固析出的Mn S颗粒尺寸将减小。通过调整钢中w（[Mn]）和w（[S]）以及改变冷却速率,可以控制Mn S的析出时机和形态,减小其对钢性能的有害影响。

关键词：重轨钢;MnS夹杂物;热力学与动力学;分析与控制;