碳素结构钢中非金属夹杂物控制关键技术

随着经济的快速发展，社会上对碳素结构钢的生产和质量提出了更高的要求。

碳素结构钢属于大批量生产的钢种，在钢的总产量中占 70%以上。碳素结构钢的

种类众多，包括各种钢板、钢管、钢带、钢条以及各种型钢、条钢等，主要用作

焊接、铆接和螺栓连接的钢结构，广泛用于建筑、桥梁、铁道、车辆、船舶、化

工设备等，是一种价格低廉、用途广泛的工业钢种。按照脱氧方式不同，碳素结

构钢可分为沸腾钢、半镇静钢和镇静钢，对于 Al 镇静钢，钢中大颗粒夹杂物是

导致钢材在弯折时出现断裂的主要原因。此外，一般情况下，碳素结构钢中的氧

含量较高，导致非金属夹杂物含量也较高，可以应用氧化物冶金技术利用碳素结

构钢中非金属夹杂物，以提高碳素结构钢的力学性能。

（1）Al 脱氧碳素结构钢脱氧方式优化技术。对于采用 Al 脱氧方式的碳素结构

钢，钢中非金属夹杂物主要成分为 Al 2 O 3 -SiO 2 -MnO 系，夹杂物中 Al 2 O 3 含量越高，

夹杂物尺寸越大，而这一类非金属夹杂物属于低熔点夹杂物，在轧制过程中容易

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变形为细长条状，严重影响钢基体的连续性，在冲击过程中引发钢材的断裂。减

少钢材断裂的关键是控制钢中 Al 2 O 3 含量较高的非金属夹杂物，这一类非金属夹

杂物是在转炉出钢时加入脱氧剂脱氧时产生的。在转炉出钢时，可采用以下 3

种脱氧方式减少 Al 2 O 3 含量高的大尺寸夹杂物的生成。a.先用 Si-Mn 合金进行预

脱氧，后用 Al 合金进行终脱氧；b.减低转炉出钢氧含量，减少 Al 合金的用量；

c. 采用 Al-Ti 符合脱氧方式，避免大尺寸夹杂物的生成。

（2）Ti 微合金化氧化物冶金技术。在含 Ti 低碳钢中细小弥散的氧化物质点在

很宽的温度范围内热力学上是稳定，Ti 脱氧生成的 Ti 2 O 3 粒子周围会形成贫锰区，

贫锰区的形成被认为是晶内铁素体非均质形核的主要驱动力。向钢中添加少量

Ti 合金，形成 Al-Ti 复合脱氧制度，形成具有氧化物冶金效果的钛氧化物，明

显细化了铸坯的原奥氏体晶粒尺寸，大幅提高了钢材的冲击韧性。