连铸钢中的夹杂物及其引起的缺陷分析

【摘要】连铸钢中的夹杂物是影响钢质量的重要问题，也是增加连铸钢铸坯修磨工作量和废品的重要因素。目前，随着社会的进步，钢材应用范围越来越广，同时对钢材的需求量以及钢材的质量也具有很大的提高，所以对连铸钢中的夹杂物要求越来越低。本研究主要重点分析连铸钢中的夹杂物引起的缺陷，并提出一些减少连铸钢中夹杂物的工艺措施，以供参考。

【关键词】连铸钢；夹杂物；缺陷；分析

引言

钢中的夹杂物主要是以非金属化合物形式存在，造成钢组织不均匀，同时钢中夹杂物的物理性能以及化学性能也将会造成钢加工的过程的性能产生恶化现象，进而严重造成钢的疲劳性能和机械性能下降。因此，采取有效的方法减少连铸钢中的夹杂物对提高钢材的质量和性能具有重要的意义。

1、连铸钢中的夹杂物及其引起的缺陷

连铸钢中的非金属及杂物的来源主要内生夹杂物和外来夹杂物，其中内生夹杂物主要是由于钢水冷却凝固过程的析出物或者是钢脱氧后产生的物质；而外来夹杂物主要是钢水和外界之间的机械或者化学作用产生的物质；连铸钢中的夹杂物不仅会造成冷热加工性能以及理化性能降低，同时对钢的质量也具有严重的影响。

1.1连铸钢中夹杂的硅酸盐及缺陷

连铸钢中硅酸盐的夹杂主要是钢水凝固的过程中，由于冷却速度较快导致钢水中的液态硅酸盐来不及结晶而以玻璃态的留存于钢中。钢中夹杂的硅酸盐成分较为复杂，如果在800～1300℃的高温下，由于硅酸盐的存在将会造成连铸钢中的塑形发生变化。在连铸钢轧制的过程中，夹杂物硅酸盐也将会造成连铸钢的韧性和塑形降低，造成钢制造的过程中出现断裂以及带钢分层的现象。如下图所示为钢中存在的大量的硅酸盐而造成断口和分层的现象。

1.2连铸钢中氧化铝杂物及其缺陷

在镇静钢加工生产中，氧化铝是最为常见的夹杂物，其也是一种对钢性能影响最大的一种夹杂物，氧化铝夹杂物是一种脆性不变形夹杂物，其在钢中留存对钢的热变形能力有很大的影响。钢加工的过程中，由于热加工应力的作用，钢中夹杂的氧化铝及其脆性杂质，将会破碎形成具有尖锐棱角的夹杂物以及链状在钢中，这些不规则且坚硬的杂质很容易划伤钢基体，同时由于夹杂物周围产生集中应力直接达到交界面处形成裂纹，由于钢基体中夹杂物应力集中点在循环应力下将会造成钢材疲劳断裂，严重影响钢材的质量。

1.3外来夹杂物及其缺陷

连铸钢中外来夹杂物主要是由于外界耐火材料侵蚀胡或者卷渣与钢水之间的机械或者化学作用产生的物质。在钢材加工的过程中，如果钢中夹杂这类物质将会产生加工噪声，同时也会造成加工的材料表面出现划痕或者凹坑，这些现象都会造成钢的断裂以及加工工具磨损，严重影响钢的加工质量。其中连铸钢中的外来夹杂物的特点主要有以下几点：（1）结构复杂、复合成分多，造成这种现象的原因主要由于外来夹杂物尺寸较大，其在运动的过程中很容易吸收捕获到脱氧产物，同时由于外来杂物作为异相形核核心在钢水中运用产生新的夹杂物。（2）形状不规则，其中脱氧产物氧化硅以及卷渣夹杂物为球形，一般情况下球形外来夹杂物尺寸大同时为多相。（3）外来夹杂物与小夹杂物分布不同，外来夹杂物主要以零星分布的特点在钢中。（4）由于外来夹杂物的尺寸相对比较大，其对钢的性能具有很大的危害。

2、减少连铸钢中夹杂物的途径

减少连铸钢中的夹杂物通常与钢水的净化有直接的关系，因此在炼钢和连铸钢时可以采用脱氧净化以及夹杂变形的措施进行减少连铸钢中夹杂物。在操作的过程中，首先应注意控制好出钢时的脱氧操作，如果钢水中含碳量降低到规定值时，则应尽量将钢中的氧脱出钢中，以达到终止碳氧反应，否者将会导致在钢浇筑的过程中，将会随着钢水稳定的降低，而其中的氧的溶解度也随之降低，进而导致碳氧反应的进行，最终导致钢的冲击韧性、抗张强度以及钢的质量下降。

2.1防止二次氧化

在钢水浇注的过程中，为了防止出现二次氧化的现象，可以首先从钢包中间包到结晶器的过程中采用保护浇注方法进行防治二次氧化。其中应做好以下工作：①将出钢口的残渣残钢清理干净，以保证不出现散流的现象。②在钢包到中间包的过程中应采用长水口进行保护，而中间包到结晶器这段应采用浸入式水口保，以能够有效防治接触空气出现氧化现象。③对于结晶器以及中间包应采用保护渣进行隔绝空气，以防止空气中的氧气与液态钢接触氧化。

2.2使用高质量耐火材料

如果钢液中含有>1%的锰，则钢浇铸的过程中将会严重侵蚀浇铸使用的耐火材料。为了能够有效控制这种现象，在钢浇铸的过程中可以采用游离硅酸较低的耐火材料，可以降低耐火材料的侵蚀程度。同时在钢浇铸中的中间包以及中钢包的包衬中采用高铝质的材料代替酸性粘土砖。在连铸钢制造的过程中，应在砖砌包和中间包的耐热材料中采用镁质绝缘板或者镁质涂层，以能够有效提高耐蚀能力和液态钢的清洁度。

2.3控制夹杂物的形态分布

由于钢中的夹杂物形态分布对钢的性能和钢的质量具有显著的明显，因此，采用有效的控制方法控制夹杂物的形态分布也是切实可行的措施。在进行控制钢中夹杂物的形态分布时可以采用压缩气体作为载体将石灰、硅钙粉等精炼粉剂喷洒到钢包中，然后可以利用气体的搅拌作用扩大液体钢和粉剂的接触面积，其中等精炼粉剂不仅能够达到脱氧、脱硫、改善化学反应的目的，提高钢的纯净度的目的，同时还能够改变钢中夹杂物的形态及其组成。

3、总结

综上所述，连铸钢中的夹杂物对钢的质量和钢的性能具有很大的影响，因此，只有采取有效的方法减少钢中的夹杂物，控制夹杂物形态，才能提高钢的质量和性能。

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作者简介

张高峰（1979.08），汉族，江苏丰县人，江苏沙钢集团锡兴特钢有限公司中级工程师，本科。