高品质钢中非金属夹杂物控制成套关键技术

钢中夹杂物的成分、形态、尺寸、以及分布的直接影响着钢材的工艺性能夹杂物的控制是生产高品质钢的重中之重。通常，我们会尽可能的将钢中的夹杂物

去除，以提高钢材的洁净度；然而，钢中的夹杂物不可能被完全去除，存留的引

起缺陷使钢材失效，同时可能会引起水口堵塞，因此，我们通常采用改性处理的

方法将钢中的夹杂物改性为低熔点的液态夹杂物，以减小其对钢材质量的危害，

也可避免水口堵塞现象，保证钢铁生产的顺行。近年来，我们利用 MnS 夹杂物的

易变形性能来提升钢材的易切削性能，还可以利用纳米级的夹杂物来钉扎奥氏体

晶界或微米级的夹杂物诱导晶内铁素体的形成，以达到细化晶粒、提升钢材韧性

的目的，称此为“第二相粒子冶金”。

（1）高品质钢中非金属夹杂物成分设计。根据不同高品质钢的使用性能要

求不同，通过熔点、硬度和变形能力等因素对钢中夹杂物进行成分设计，确定钢

中非金属夹杂物的成分目标。（2）钢中非金属夹杂物多维无损表征技术。利用夹杂物自动分析仪、酸浸

蚀、小样电解和大样电解、高分辨同步辐射等多种方法定量三维表征揭示了不锈

钢表层夹杂物分布规律，实现钢中（尤其是表层）非金属夹杂物的有效控制。（3）钢液脱氧过程中非金属夹杂物成分热力学研究。通自主编写的计算程

序和热力学算进计算，实际钢液多元复合脱氧条件下钢中各类非金属夹杂物的生

成条件。（4）高品质钢精炼渣成分设计研究。通过模型对大量不同精炼渣系进行优

化，对渣-钢-夹杂物多元热力学反应进行预测，根据钢中非金属夹杂物的成分需

求，对夹杂物进行精准控制。

（5）高品质钢脱氧剂和辅料设计研究。通过控制高洁净钢的合金和辅料的

成分，实现高品质钢中非金属夹杂物的有效控制，从而提升高品质钢产品的洁净

度。

（6）耐火材料影响机理研究。通过研究渣-钢-耐火材料的浸蚀机理、界面

反应和润湿行为，研究其对高品质钢洁净度和夹杂物成分、数量等的影响，确定

最优的耐火材料。

（7）钢中非金属夹杂物去除行为研究。通过实验、物理水模拟和数学模拟

相结合的方法，研究冶金反应过程不同时刻和不同工况下非金属夹杂物的数量、

尺寸和分布，确定最优的操作工艺，实现钢中非金属夹杂物的有效去除。

（8）钢液二次氧化过程非金属夹杂物行为研究。通过研究空气、渣和耐火

材料等对高品质钢中非金属夹杂物的影响，确定不同二次氧化条件下，钢中非金

属夹杂物的行为，通过多种手段减少钢液二次氧化。

（9）钢液凝固、冷区和热处理过程非金属夹杂物的变化行为。通过研究凝

固和冷却过程中非金属夹杂物的成分、数量、尺寸和分布行为的变化，实现对最

终钢产品中非金属夹杂物行为的变化。