鋼中非金屬夾雜物(簡稱夾雜物)按其尺寸大小可分為顯微夾雜物和大顆粒夾雜物兩種。顯微夾雜物指尺寸小于50μm，且在金相顯微鏡下可以觀察到的夾雜物。這類夾雜物對于高強度鋼的疲勞性能和韌性都有很大影響。雖然現(xiàn)有的各種精煉手段可使夾雜物碰撞、聚集、長大和上浮而被熔渣吸收，但要去除顆粒尺寸小于20-30μm的顯微夾雜物仍然十分困難。
由于使用環(huán)境特殊，彈簧鋼以及管線鋼等特殊鋼種對鋼中顯微夾雜物要求嚴格。粒徑大于10μm的脆性夾雜物對高應(yīng)力彈簧鋼的疲勞性能影響很大。對于碳含量(質(zhì)量分數(shù))為0.80%-0.85%的高強度鋼絲，皮拉利標準要求鋼中夾雜物最大尺寸不超過15μm，且細鋼絲中夾雜物直徑必須小于鋼絲直徑的2%。
本文總結(jié)了鋼中顯微夾雜物的種類、來源、粒度分布和數(shù)量變化等方面的研究結(jié)果，并認為對于鋼中顯微夾雜物的生成、行為及去除等方面尚需進行深人系統(tǒng)的理論研究。
1 鋼中顯微夾雜物的種類及其來源
鋼中非金屬夾雜物主要是某些元素在鋼中形成的氧化物和硫化物。文獻研究結(jié)果表明：顯微夾雜物種類主要包括硅酸鹽、硅鋁酸鹽、簡單氧化物、鎂鋁尖晶石、硫化物、鈣鋁酸鹽、硅鈣酸鹽以及氮化物。雖然鋼中顯微夾雜的種類與普通夾雜物種類相似，但其來源卻有所差別。熱力學(xué)分析表明，SiO2、MnO等常見的普通夾雜在鋼水精煉過程中難以形成。鋼中存在的硅酸鹽和硅鋁酸鹽是鋼水初脫氧過程中形成的粒徑微小而在精煉過程中難以去除的脫氧產(chǎn)物與新生成氧化物的結(jié)合產(chǎn)物。鎂鋁尖晶石是鋼水精煉過程中鎂鋁合金深脫氧產(chǎn)物。含鈣夾雜物多為鈣改性氧化鋁夾雜生成的復(fù)合夾雜物。在鋼水冷卻和凝固過程中，Al作為強脫氧劑對鋼水進行二次及三次脫氧，生成的氧化鋁粒徑較小且沒有足夠時間長大，是顯微夾雜物的重要組成部分。鋼中存在的氮化物多為粒徑較小的顯微夾雜。熱力學(xué)分析表明：在鋼水精煉和冷卻過程中，鋼中溶質(zhì)元素濃度不能滿足形成氮化物夾雜的條件要求。鋼中存在的氮化物夾雜為鋼水凝固產(chǎn)物。
此外，熔渣與耐火材料爐襯也是鋼中顯微夾雜物的來源。在實際生產(chǎn)中，鋼水與精煉熔渣、中間包覆蓋劑、結(jié)晶器保護渣以及耐火材料爐襯接觸時間長。實際操作中往往通過向上述渣劑中添加微量放射性物質(zhì)作為示蹤劑來分析檢測上述材料對鋼中顯微夾雜物的影響。研究結(jié)果表明：大部分顯微夾雜物中均含有放射性元素的氧化物。其中，含有與中間包覆蓋劑或結(jié)晶器保護渣中的示蹤劑成分相同的顯微夾雜所占比例較大，含有鋼包精煉渣示蹤劑成分的顯微夾雜所占比例次之，含中間包噴涂料示蹤劑成分的夾雜物摹本可以忽略。因此，中間包覆蓋劑和結(jié)晶器保護渣對鋼中顯微夾雜物的影響較大，鋼包渣次之，中間包噴涂料最弱。通過優(yōu)化中間包和浸入式水口的結(jié)構(gòu)，改善中間包和結(jié)晶器內(nèi)鋼水流場是控制鋼中顯微夾雜物數(shù)量的有效措施之一。
——本文摘自鋼鐵信息網(wǎng)
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