钢中夹杂物形成机理与调控技术研究进展

朱晓东， 赵亚飞， 李嘉雄， 于永江， 王鹏飞， 周彬， 马燕影， 刘礼福，程开明， 吴建华， 马百常， 唐守秋， 周吉学

（1.齐鲁工业大学（山东省科学院）山东省轻质高强金属材料重点实验室，山东 济南，250014； 2.烟台正海磁性材料股份有限公司，山东 烟台，264000； 3.山东乾钢金属科技有限公司，山东 济宁，272000）

引言

目前，我国正大力推进“绿色冶金”创新产业的可持续发展。在新型钢材及其应用技术研发领域，主要面临着钢液提纯、成分调控和产品性能提升的难点。其中，高纯净度钢生产与冶炼过程对夹杂物的控制密切相关，是亟待解决的重大课题［1］。通常认为，夹杂物的存在不利于钢的性能，这主要是由于在应力的作用下，夹杂物及其他缺陷处易产生裂纹源，不利于钢制品的机械性能、耐蚀性、加工性等［2］。因此，控制非金属夹杂物的含量、尺寸和分布是生产高品质钢最重要的环节之一。

钢中夹杂物的产生与氧、氮、硫等元素含量相关［3］，在铸造过程中，随着钢的温度逐渐降低，氧、氮、硫等元素逐渐析出，并与钢中的铝、钙、钛等元素结合形成氧化物夹杂物，且其存在状态一般不受热处理状态影响而变化。夹杂物按其来源可分为内源性和外源性［4］。内源性夹杂物是钢的脱氧产物或凝固过程中的沉淀物，外源性夹杂物是钢与外界的机械作用或偶然的化学反应产物。外源性夹杂物一般外形不规则，尺寸比较大等，在钢中零星分布，可以漂浮去除。

目前，国内外开展了大量夹杂物形成热力学和生长动力学研究，采用计算和实验手段分析不同冷却条件、溶质含量及其他热、动力学因素对夹杂物析出和生长行为的影响。……