非调质钢中非金属夹杂物控制关键技术

非调质钢作为高效节能环保型钢材在世界范围内发展迅速。它是指经过精密

锻造或热轧并控制冷却后就可以达到调质钢才能得到综合性能的一类钢，由于在

使用过程中可以省掉调质工序而得名。由于其具有节省能源、材料、减少淬火变

形开裂、工艺简单等优点，目前备受世界各国的关注，得到迅速发展和使用，使

用量日益增大，广泛用于诸如汽车连杆、曲轴、转向节轴、驱动轴、前桥等零件

和结构件，是汽车用钢的典型代表。非调质钢属于合金结构钢，为了保证合金结

构钢所制零件的使用寿命，对其洁净度有严格的要求，非调质钢可以采用各种方

式进行冶炼，但其对洁净度的要求，只能比合金结构钢更高，而且非调质钢属于

微合金钢，要发挥合金元素的作用，其钢液必须是满足一定的洁净度的。因此，

开发非调质钢中非金属夹杂物控制关键技术及其重要。

（1）非调质钢中夹杂物成分控制技术。将不同工序夹杂物成分求平均值，

观察夹杂物在全流程的变化趋势。从 Al 2 O 3 -SiO 2 -MnO 三元相图可以看出，夹杂物

中主要成分是 Al 2 O 3 和 MnO。随着冶炼进行，夹杂物中 MnO 含量变化不大；夹杂

物中 SiO 2 含量比较稳定，在 10%左右，VD 破真空后夹杂物中 SiO 2 含量有所升高，

其余工序几乎没有变化。夹杂物平均成分在 Al 2 O 3 -MgO-CaO 2 三元相图变化表明，

钢中夹杂物中 MgO 含量较低，约在 10%以下，冶炼过程中没有明显变化，VD 真空

处理后，由于渣线对耐火材料的侵蚀，导致出现部分高 MgO 含量的夹杂物，而良

好的渣吸附作用使夹杂物中 MgO 含量没有明显变化；夹杂物中 CaO 含量在冶炼过

程中有先升高，后降低的趋势。夹杂物平均成分在 Al 2 O 3 -SiO 2 -CaO 三元相图变化表明，冶炼过程中 SiO 2 含量稳定；夹杂物中 CaO 含量在 LF 进站时较低，经过 LF

精炼后，夹杂物从 Al 2 O 3 -MnO 为主要成分，转变为 Al 2 O 3 -MnO–CaO；VD 真空精炼

对夹杂物成分影响不大，但增 S 操作后，夹杂物中 CaO 含量明显降低，可能是由

于生产 CaS 的缘故；连铸过程由于二次氧化，使夹杂物中 Al 2 O 3 含量上升，夹杂

物 CaO 含量有所下降。全流程夹杂物平均成分在 Al 2 O 3 -MnO-CaO 三元相图变化表

明，电炉出钢后夹杂物中 Al 2 O 3 含量较高，LF 出站和 VD 真空后夹杂物中 Al 2 O 3 含

量有所降低，CaO 含量有所升高，渣钢平衡反应是其主要原因；夹杂物中 Al 2 O 3

和 MnO 含量在增硫之后有所升高，可能是由于连铸过程中有二次氧化导致。（2）非调质钢中夹杂物数量和尺寸控制技术。根据 Aspex 扫描结果做出的

全流程钢中硫化物、氧硫化物、氧化物分布图，如图 2。对全流程单位面积夹杂

物数量结果分析表明，随着冶炼的进行，氧化物数量在 VD 破真空前持续降低，

软吹后数量有所升高，之后较为稳定，数量约在 12 个/mm

2 ，多数氧化物夹杂属

于氧硫化物，在 VD 破真空后明显降低，较 LF 工序后期降低约 50%，体现了极佳

的精炼效果。连铸过程的氧化物夹杂数量稳定，保护浇铸较好。铸坯和轧材横截面中数量均较低，约 10 个/mm

2 。硫化物是最终钢中主要夹杂物。LF 精炼和 VD

真空精炼使钢中的硫化物数量降低。在 VD 破软吹后加入 FeS 进行增硫，硫化物

数量明显升高，铸坯中由于凝固过程有充分的时间让硫化物聚集长大，因此数量

较低，但面积较大。轧材横纵断面中硫化物数量较高，但相对铸坯中尺寸较小，

轧材纵截面硫化物的尺寸相对横截面较大。