作者：王子铮

（本溪钢铁集团有限公司炼钢厂，本溪 117000）

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摘 　要：钢铁是我国基础设施的重要原材料，在汽车、建筑以及工业等领域有极其广泛的应用。随着我国现代化进程的加快，钢铁产品的需求量越来越大，对产品的纯度提出了更高的要求。文章从钢铁夹杂物的来源、分布及主要危害等方面阐述对炼钢- 精炼- 连铸钢的夹杂物控制的一些观点。

关键词：炼钢；精炼；连铸钢；夹杂物

随着国民经济的快速发展，钢材的需求量逐渐增加，对钢材的质量要求不断提高。管线、桥梁、汽车、造船、压力容器及其他工业生产用钢都需要大量的钢材，且对夹杂物级别的控制也有着较高要求，因此需要加强对钢材纯净度要求的控制，以提高钢材的整体质量和品质。

1　洁净钢基本概念

洁净钢并没有明确的定义，也没有科学的界定方式。一般情况下，洁净钢内含有少量的磷、氧、氮、氢以及硫类杂质物，因此需要加强对非金属夹杂物的合理控制，如硫化物和氧化物等。通常情况下，洁净钢有以下3 个特点：，钢铁中含有的氧含量相对较少；第二，所含的夹杂物尺寸和数量控制在理想范围内，且杂质物的分布情况良好；第三，脆性夹杂物的含量极少。因此，想要提高纯净钢铁的质量品质和性能，需要具备良好的纯净化技术，同时加强对设备和技术的引进工作。从20 世纪80 年代初期开始，在连铸钢、炼钢以及精炼的生产活动中，纯净化技术的应用显著提高了钢的洁净度。2000 年左右，日本生产的洁净钢包含的有害元素数量占比仅有0.005%；我国宝山钢铁股份有限公司所生产的洁净钢，也将有害元素控制在0.008% 左右。现阶段，随着交通建设、国防建设以及特种建设等方面对钢材的要求越来越高，对洁净钢的要求也越来越高，因此要求钢企不断提升洁净钢的洁净程度。

2　钢中夹杂物的危险分析

钢中的夹杂物以氧化物、硫化物以及氮化物等多种非金属化合物的形式存在，导致钢材结构不均匀。此外，由于夹杂的几何形状、化学成分、物理性能等因素的影响，导致钢材的力学性能和疲劳性能下降[1]。

2.1　氧化铝夹杂物

Al2O3是镇静钢中对钢性能影响的一种氧化物夹杂，属于脆性不变形夹杂物，其热变形与基材有很大差别。在热加工应力的作用下，大量的Al2O3脆性夹杂发生变形、破碎，形成带尖角的夹杂物，在基底上形成链状分布。这种坚固而不规则的Al2O3夹杂物可以在基体上刮出一道裂缝，并在循环应力作用下成为应力集中点。

2.2　硅酸盐夹杂物

在钢水凝固时，由于温度过高，一些液态硅酸盐没有及时结晶，而是全部或部分以过冷液体（即玻璃状态）存在。温度从800 ℃上升至1 300 ℃时，塑性迅速发生变化。硅酸盐和铝酸盐夹杂成分比较复杂，在轧制时仍呈球形[2]。这种夹杂物在低碳钢尤其是沸腾钢材中会导致盘条塑化、韧性降低，造成带钢剥离。

3　夹杂物的成因与分布

钢中夹杂物的来源主要有两种：一是随着熔炼产生，也就是在出钢时融入了铁合金钢的脱氧剂，以及在浇注时掺杂了钢液和空气的二次氧化产物[2]；二是外部引入的各种因素，也就是外来的包体，大多形状不规则、尺寸大、分布不均匀。

内生夹杂物主要在以下条件下发生。一是冶炼时，脱氧产物不能被排除，或者是浇注时温度降低，继续反应后产生的脱氧产物在钢中来不及浮起而残留，以小质点的形式分布在钢的基体组织，有的聚集成大颗粒（如Al2O3），有的在钢中呈固溶状态（如MnO、FeO），都是造成铸坯内部缺陷和表面裂纹的重要原因。二是出钢和浇注时，钢液暴露在空气中发生氧化反应，氧和钢中的元素相结合，生成二次氧化物残留在钢中；在连铸时产生大量夹杂物和疏松缺陷，导致产品质量下降。钢液凝固时FeS、FeO 等因钢液的“选分结晶”而产生，最后晶粒边界和树枝晶之间发生沉淀[3]。

20 世纪60 年代末，Kohnvertral 进行了一项调查，连铸坯内夹杂物的来源涉及生产过程中各种渣系问题、接触高温熔体的耐火材料以及钢液和空气中二次氧化物等。20 世纪70 年代，植田颢冶等通过对连铸坯的研究，得出以下结论：中间包钢液和钢包铸流被大气氧化；钢包内衬渗入钢液；在结晶器内保护渣进入钢液。熊井等人认为，大颗粒夹杂物是由耐材侵蚀物质和钢液的氧化形成的。20 世纪80 年代，Byrne、Cramb、Fenide 等人分析了连铸坯中出现夹杂的原因：在转炉渣进入钢包时，大的渣滴容易浮出，致使铸件存在较少的渣珠；吹氩气流量过大，钢包中的夹杂物和氧的总量都会增大。陈宏豫指出，在连铸过程中，大量的外来夹杂物与小颗?夹杂融合容易形成复合夹杂。大颗粒夹杂物由钢包渣、保护渣引起，小颗粒夹杂物由二次氧化引起，而脱氧剂和钢液与耐火材料 进行相互作用后会产生许多复合夹杂物。

4　控制夹杂物

通常情况下将杂质视为有害成分，但在实际中夹杂物可以转变成有益成分。例如，高硫的钢会产生硫化物夹