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摘 要：本文对铝在冷轧钢板中的作用进行了分析，探讨了酸溶铝（Als）对夹杂总量及冷轧产品组织性能的影响，认为在生产不同种类冷轧钢板时，酸溶铝（Als）含量应控制在合适的范围内。
关键词：冷轧钢板；酸溶铝；夹杂物；组织
1 前言
在炼钢生产中，铝是强脱氧元素，大部分钢均采用铝或含铝的复合材料作为脱氧剂。加入钢中的铝，一部分形成Al2O3或Al2O3的夹杂物，其大部分由钢液排出，而少部分则以大小不等的颗粒状夹杂形态存在于钢中；另一部分则溶入固态铁中，并在随后的加热及冷却条件下，或者在固态下形成弥散的A1N（普通铝镇静钢等），或者继续保留在固溶体（奥氏体、铁素体）中（铝镇静IF钢等）[1]。
铝在冷轧板中质量分数虽然很少，一般小于0.08%，但在冷轧板中所起的作用很大。铝作为脱氧剂加入钢中，主要是去除吹氧时溶解在钢中的氧，同时镇静钢液，防止钢液凝固时产生气泡；冷轧板中的铝能细化晶粒，改善钢的韧性，使钢具有较好的延展性能；此外铝还可以固定氮元素，去除固溶体中部分氮，消除应变失效；对于低碳铝镇静钢而言，适当的铝含量，配合适合的生产工艺，冷轧板可以获得良好的深冲成型性能[2]。
2 Alt和ALs的区别及测定方法
2.1 Alt和ALs的区别
测定铝含量时，用化学分析是用酸溶解，金属铝、氮化铝、硫化铝一般能溶于酸中，称为酸溶铝，而氧化铝及尖晶石等常不溶于酸称为酸不溶铝。全铝（Alt）是指钢中的酸溶铝和酸不溶铝之和，通常酸溶铝（Als）是指固溶体中的Al和随后析出的AlN之和，而酸不溶铝主要指氧化铝（主要是A2O3）。
2.2 Alt和ALs的测定方法
炼钢工艺中，铝是良好的脱氧剂，为了及时调整铝的加入量以控制冶炼时间，需要尽快知道钢中Als（酸溶铝）的含量。常规湿法化学分析无法满足其对分析速度的要求，当今许多钢厂采用直读光谱仪利用电流控制光源和时间解析光谱技术，通过峰值积分法测定钢中全铝和酸溶铝，得到了很好的精确度和准确度。
3 冷轧钢板中Als对夹杂总量及产品组织性能的影响
3.1冷轧钢板中Als对夹杂总量的影响
在炼钢的研究中，通常把钢中的全氧含量作为钢水洁净与否的一个重要指标。研究表明，全氧与夹杂总量存在一定的线性关系，要降低冷轧钢板中的夹杂总量，最主要的是降低冷轧钢板中的全氧含量，因为铝与氧有很强的亲和能力，所以可通过调整冷轧钢板中酸溶铝含量来有效控制钢中的夹杂总量，从而提高冷轧钢板的表面质量。
钢中[A1]与T[O]的关系是复杂的，常压下，铝的脱氧能力可用下式进行计算：2[A1]+3[O]= （AI2O3）
根据式（1）可知，随着钢中Als的增加，溶解氧将明显降低，也就是说，冷轧钢板中Als对夹杂总量有明显的影响。因此，控制好钢中的Als是降低钢中夹杂物的关键，但研究表明Als过低或过高都会引起夹杂总量的增加，因此，Als含量必须控制在合理的范围内，才能有效的保障冷轧钢板中夹杂物的总量。Als含量控制过低时，会增加溶解氧的含量，不但会造成冷轧钢板中氧化物的增加，还会影响冷轧钢板的组织性能；随着Als含量的提高，一方面可以使溶解氧迅速地降低到较低水平，细化钢的晶粒，另一方面，浇注时较高的Als会增加钢液的二次氧化，产生滞留在钢中的Al2O3夹杂，且生成AlN在铸坯凝固时晶界析出易导致裂纹[3]。
3.2冷轧钢板中Als對产品组织性能的影响
冷轧钢板中Als对产品性能有一定的影响，主要是由于铝是强烈缩小γ相的元素，作为强脱氧元素，它与氧、氮有很强的亲和能力，对于普通低碳铝镇静钢而言，铝首先表现为固氮作用；其次当铝加入钢中时，奥氏体晶粒减少，抑制碳钢在低温下的韧性。
铝之所以能细化钢的晶粒和提高钢粒晶开始时的温度，主要是由于铝在冷轧钢板中和氮元素形成细小弥散分布的难溶化合物起到抑制晶粒长大作用。氮在铁素体中的溶解度在590℃左右最大，约为0.1%，而在室温下则小于0.001%，所以氮含量较高的钢从高温快冷后长期放置和稍加热时氮就逐渐以氮化物的形式从铁素体析出，使冷轧板的强度、硬度升高而塑性下降。为了防止或抑制这种时效现象，在钢中加适量的铝，使N和Al结合成A1N以减弱或消除氮的这种有害时效现象。
奥氏体晶粒大小受多种因素影响，其中决定性因素之一是材质中第二相质点。当钢中酸溶铝低时，形成的AlN质点少，此时晶粒长大的驱动力大于AlN质点的钉扎力，使晶粒长大。而当钢中酸溶铝含量超过一定的值时，就会起相反的作用。因此，钢中酸溶铝含量的控制必须在比较合适的范围，才能保证钢材的组织性能[4]。
4 冷轧钢板中ALs的控制
从Als（Al）对冷轧钢板中夹杂物总量和组织性能的影响来看，冷轧钢板中Als含量必须控制在一定范围内，因此各钢铁厂在生产冷轧钢板时对钢中的Als（Alt）进行控制。本人结合各钢铁厂的实际情况和相关专家、学者的观点，对冷轧钢板中Als（Alt）的控制范围问题进行了深入的探讨和研究，笔者认为对于低碳铝镇静钢板， w（ALs）控制在0.020%～0.050%为宜，而对于超低碳IF冷轧钢板， w（ALs）含量应略低一些，最好控制在0.020%～0.040%范围内。
5 结论
（1）调整钢中的酸溶铝（ALs），可有效的控制冷轧钢板中的夹杂总量。
（2）钢中酸溶铝（ALs）含量的必须控制在比较合适的范围，才能保证冷轧钢板的组织性能。
（3）综上，笔者认为对于低碳铝镇静冷轧钢板， w（ALs）控制在0.020%～0.050%为宜，而对于超低碳IF冷轧钢板， w（ALs）含量应略低一些，最好控制在0.020%～0.040%范围内。
参考文献
[1] 胡文豪.酸溶铝在钢中行为的探讨[J].钢铁. 2003，7：42-44.
[2] 姚贵升.汽车用钢应用技术[M].2007，7：227-228.
[3] 贾育华.酸溶铝在ML08Al钢中行为的研究[J].河北冶金.2004，2：12-14.
[4] 周刚.薄钢板中酸溶铝的控制[J]. 2006，1：25-29.
关键词：冷轧钢板；酸溶铝；夹杂物；组织
1 前言
在炼钢生产中，铝是强脱氧元素，大部分钢均采用铝或含铝的复合材料作为脱氧剂。加入钢中的铝，一部分形成Al2O3或Al2O3的夹杂物，其大部分由钢液排出，而少部分则以大小不等的颗粒状夹杂形态存在于钢中；另一部分则溶入固态铁中，并在随后的加热及冷却条件下，或者在固态下形成弥散的A1N（普通铝镇静钢等），或者继续保留在固溶体（奥氏体、铁素体）中（铝镇静IF钢等）[1]。
铝在冷轧板中质量分数虽然很少，一般小于0.08%，但在冷轧板中所起的作用很大。铝作为脱氧剂加入钢中，主要是去除吹氧时溶解在钢中的氧，同时镇静钢液，防止钢液凝固时产生气泡；冷轧板中的铝能细化晶粒，改善钢的韧性，使钢具有较好的延展性能；此外铝还可以固定氮元素，去除固溶体中部分氮，消除应变失效；对于低碳铝镇静钢而言，适当的铝含量，配合适合的生产工艺，冷轧板可以获得良好的深冲成型性能[2]。
2 Alt和ALs的区别及测定方法
2.1 Alt和ALs的区别
测定铝含量时，用化学分析是用酸溶解，金属铝、氮化铝、硫化铝一般能溶于酸中，称为酸溶铝，而氧化铝及尖晶石等常不溶于酸称为酸不溶铝。全铝（Alt）是指钢中的酸溶铝和酸不溶铝之和，通常酸溶铝（Als）是指固溶体中的Al和随后析出的AlN之和，而酸不溶铝主要指氧化铝（主要是A2O3）。
2.2 Alt和ALs的测定方法
炼钢工艺中，铝是良好的脱氧剂，为了及时调整铝的加入量以控制冶炼时间，需要尽快知道钢中Als（酸溶铝）的含量。常规湿法化学分析无法满足其对分析速度的要求，当今许多钢厂采用直读光谱仪利用电流控制光源和时间解析光谱技术，通过峰值积分法测定钢中全铝和酸溶铝，得到了很好的精确度和准确度。
3 冷轧钢板中Als对夹杂总量及产品组织性能的影响
3.1冷轧钢板中Als对夹杂总量的影响
在炼钢的研究中，通常把钢中的全氧含量作为钢水洁净与否的一个重要指标。研究表明，全氧与夹杂总量存在一定的线性关系，要降低冷轧钢板中的夹杂总量，最主要的是降低冷轧钢板中的全氧含量，因为铝与氧有很强的亲和能力，所以可通过调整冷轧钢板中酸溶铝含量来有效控制钢中的夹杂总量，从而提高冷轧钢板的表面质量。
钢中[A1]与T[O]的关系是复杂的，常压下，铝的脱氧能力可用下式进行计算：2[A1]+3[O]= （AI2O3）
根据式（1）可知，随着钢中Als的增加，溶解氧将明显降低，也就是说，冷轧钢板中Als对夹杂总量有明显的影响。因此，控制好钢中的Als是降低钢中夹杂物的关键，但研究表明Als过低或过高都会引起夹杂总量的增加，因此，Als含量必须控制在合理的范围内，才能有效的保障冷轧钢板中夹杂物的总量。Als含量控制过低时，会增加溶解氧的含量，不但会造成冷轧钢板中氧化物的增加，还会影响冷轧钢板的组织性能；随着Als含量的提高，一方面可以使溶解氧迅速地降低到较低水平，细化钢的晶粒，另一方面，浇注时较高的Als会增加钢液的二次氧化，产生滞留在钢中的Al2O3夹杂，且生成AlN在铸坯凝固时晶界析出易导致裂纹[3]。
3.2冷轧钢板中Als對产品组织性能的影响
冷轧钢板中Als对产品性能有一定的影响，主要是由于铝是强烈缩小γ相的元素，作为强脱氧元素，它与氧、氮有很强的亲和能力，对于普通低碳铝镇静钢而言，铝首先表现为固氮作用；其次当铝加入钢中时，奥氏体晶粒减少，抑制碳钢在低温下的韧性。
铝之所以能细化钢的晶粒和提高钢粒晶开始时的温度，主要是由于铝在冷轧钢板中和氮元素形成细小弥散分布的难溶化合物起到抑制晶粒长大作用。氮在铁素体中的溶解度在590℃左右最大，约为0.1%，而在室温下则小于0.001%，所以氮含量较高的钢从高温快冷后长期放置和稍加热时氮就逐渐以氮化物的形式从铁素体析出，使冷轧板的强度、硬度升高而塑性下降。为了防止或抑制这种时效现象，在钢中加适量的铝，使N和Al结合成A1N以减弱或消除氮的这种有害时效现象。
奥氏体晶粒大小受多种因素影响，其中决定性因素之一是材质中第二相质点。当钢中酸溶铝低时，形成的AlN质点少，此时晶粒长大的驱动力大于AlN质点的钉扎力，使晶粒长大。而当钢中酸溶铝含量超过一定的值时，就会起相反的作用。因此，钢中酸溶铝含量的控制必须在比较合适的范围，才能保证钢材的组织性能[4]。
4 冷轧钢板中ALs的控制
从Als（Al）对冷轧钢板中夹杂物总量和组织性能的影响来看，冷轧钢板中Als含量必须控制在一定范围内，因此各钢铁厂在生产冷轧钢板时对钢中的Als（Alt）进行控制。本人结合各钢铁厂的实际情况和相关专家、学者的观点，对冷轧钢板中Als（Alt）的控制范围问题进行了深入的探讨和研究，笔者认为对于低碳铝镇静钢板， w（ALs）控制在0.020%～0.050%为宜，而对于超低碳IF冷轧钢板， w（ALs）含量应略低一些，最好控制在0.020%～0.040%范围内。
5 结论
（1）调整钢中的酸溶铝（ALs），可有效的控制冷轧钢板中的夹杂总量。
（2）钢中酸溶铝（ALs）含量的必须控制在比较合适的范围，才能保证冷轧钢板的组织性能。
（3）综上，笔者认为对于低碳铝镇静冷轧钢板， w（ALs）控制在0.020%～0.050%为宜，而对于超低碳IF冷轧钢板， w（ALs）含量应略低一些，最好控制在0.020%～0.040%范围内。
参考文献
[1] 胡文豪.酸溶铝在钢中行为的探讨[J].钢铁. 2003，7：42-44.
[2] 姚贵升.汽车用钢应用技术[M].2007，7：227-228.
[3] 贾育华.酸溶铝在ML08Al钢中行为的研究[J].河北冶金.2004，2：12-14.
[4] 周刚.薄钢板中酸溶铝的控制[J]. 2006，1：25-29.