0Cr18Ni9不锈钢中非金属夹杂物来源.pdf

D0I:10.13374/1.issnl00103.2007.08.005 第29卷第8期北京科技大学学报 Vol.29 No.8 2007年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug:2007 0Crl8Ni9不锈钢中非金属夹杂物来源范光伟王贵平李志斌太原钢铁（集团）有限公司，太原030003 摘要为了研究不锈钢连铸坯中非金属夹杂物的主要类型及其主要来源，用扫描电镜分析了OC18N9不锈钢连铸坯中的夹杂物成成，并分别在AOD渣、大包渣及中间包渣中加入示踪剂进行了三次示踪实验·实验结果表明，0Crl8N9不锈钢连铸坯中的非金属夹杂物主要为Ca0Si02一Al203一Mg0系夹杂物，其次为Mg0一Al203类尖晶石和硫化物：非金属夹杂物的主要来源是AOD还原期的还原产物、脱硫产物和出钢时混入钢水中的AOD渣滴；AOD出钢后，大包顶渣、中间包覆盖剂和结晶器保护渣不会对钢液造成明显污染，关键词不锈钢：非金属夹杂物：AOD:渣：示踪剂分类号TF764+.1 从20世纪90年代开始，我国不锈钢消费量及 300mm、距表面50mm深处，取15mm×15mm× 生产量都在迅速增长，近年来，国内外市场对不锈 15mm的金相样、成分样各一个（见图1），用化学分钢质量的要求也在迅速提高，为满足用户的需求及析法分析基体钢质的成分，并用扫描电镜对连铸坯提高自身产品的竞争力，提高不锈钢连铸坯的洁净中非金属夹杂物成分进行分析，度已成为各生产企业的一个重要课题，国内外各大不锈钢企业都在降低不锈钢中夹杂物方面进行了大量技术研究8] 太钢作为国内最早和最大的不锈钢生产企业，子宽拉坯方向在不锈钢精炼技术方面做了大量研究9-0]，近十年来，太钢不仅在新产品开发研究方面进行了大量投入，而且一直将提高钢质纯净度作为重点研究课题，图1连铸坯取样部位本文介绍了在确定夹杂物主要类型及主要来源方面 Fig.1 Sampling position in slabs 所做的部分工作 2.2 铸坯分析结果 1生产工艺三炉试样的铸坯基体钢质平均成分见表1，表10Cr18Ni9不锈钢成分（质量分数）太钢不锈炼钢厂OCrl8Ni9不锈钢生产工艺路 Table 1 Composition of 0Crl8Ni stainless steel 线为：废钢、合金等原料在电炉中熔化后，兑入氩氧 Si Mn P S Cr Ni N 炉，在氩氧炉中进行脱碳、脱氧、脱硫、成分调整，氩 0.0430.521.140.0240.001417.668.060.054 氧炉容量45t,采用硅铁还原.出钢后在吹氩站进行扫描电镜对钢中非金属夹杂物的分析结果显温度、成分调整，并促进夹杂物的上浮，然后进行连铸.连铸机为一台立式连铸机示：粒度≥10m的夹杂物，大多数为Ca0Si02 A03Mg0系复合夹杂物（图2）；部分夹杂为硅酸 2连铸坯夹杂物分析钙包覆一定数量小颗粒镁铝尖晶石的复合夹杂物： 2.1连铸坯取样少量为硅酸盐内包裹Cr、Mn氧化物的复合夹杂物；为研究连铸坯中夹杂物的来源，首先在连铸坯另外，极少量的大颗粒夹杂物外裹硫化物上取样，对铸坯基体钢质成分及夹杂物成分进行分粒度<10m的夹杂物也以Ca0Si02一Al203一析.铸坯断面尺寸为200mm×1240mm,在距边部 Mg0系复合夹杂物为主，同时有少量独立存在的小颗粒MgO一Al203系夹杂（图3）以及Cr、Mn氧化物收稿日期：2007-03-06修回日期：2007-05-08 夹杂（图4），独立存在的MnS夹杂物粒度一般在作者简介：范光伟(1964一)男，高级工程师，博士研究生 3m以下，且数量很少（图5）：

0Cr18Ni9不锈钢中非金属夹杂物来源范光伟王贵平李志斌太原钢铁（集团）有限公司太原030003 摘要为了研究不锈钢连铸坯中非金属夹杂物的主要类型及其主要来源用扫描电镜分析了0Cr18Ni9不锈钢连铸坯中的夹杂物成成并分别在 AOD 渣、大包渣及中间包渣中加入示踪剂进行了三次示踪实验．实验结果表明0Cr18Ni9不锈钢连铸坯中的非金属夹杂物主要为 CaO－SiO2－Al2O3－MgO 系夹杂物其次为 MgO－Al2O3 类尖晶石和硫化物；非金属夹杂物的主要来源是 AOD 还原期的还原产物、脱硫产物和出钢时混入钢水中的 AOD 渣滴；AOD 出钢后大包顶渣、中间包覆盖剂和结晶器保护渣不会对钢液造成明显污染．关键词不锈钢；非金属夹杂物；AOD；渣；示踪剂分类号 TF764＋∙1 收稿日期：2007-03-06 修回日期：2007-05-08 作者简介：范光伟（1964－）男高级工程师博士研究生从20世纪90年代开始我国不锈钢消费量及生产量都在迅速增长．近年来国内外市场对不锈钢质量的要求也在迅速提高．为满足用户的需求及提高自身产品的竞争力提高不锈钢连铸坯的洁净度已成为各生产企业的一个重要课题国内外各大不锈钢企业都在降低不锈钢中夹杂物方面进行了大量技术研究［1－8］．太钢作为国内最早和最大的不锈钢生产企业在不锈钢精炼技术方面做了大量研究［9－10］．近十年来太钢不仅在新产品开发研究方面进行了大量投入而且一直将提高钢质纯净度作为重点研究课题．本文介绍了在确定夹杂物主要类型及主要来源方面所做的部分工作． 1 生产工艺太钢不锈炼钢厂0Cr18Ni9不锈钢生产工艺路线为：废钢、合金等原料在电炉中熔化后兑入氩氧炉在氩氧炉中进行脱碳、脱氧、脱硫、成分调整．氩氧炉容量45t采用硅铁还原．出钢后在吹氩站进行温度、成分调整并促进夹杂物的上浮然后进行连铸．连铸机为一台立式连铸机． 2 连铸坯夹杂物分析 2∙1 连铸坯取样为研究连铸坯中夹杂物的来源首先在连铸坯上取样对铸坯基体钢质成分及夹杂物成分进行分析．铸坯断面尺寸为200mm×1240mm在距边部 300mm、距表面50mm 深处取15mm×15mm× 15mm的金相样、成分样各一个（见图1）．用化学分析法分析基体钢质的成分并用扫描电镜对连铸坯中非金属夹杂物成分进行分析．图1 连铸坯取样部位 Fig．1 Sampling position in slabs 2∙2 铸坯分析结果三炉试样的铸坯基体钢质平均成分见表1．表1 0Cr18Ni9不锈钢成分（质量分数） Table1 Composition of0Cr18Ni9stainless steel ％ C Si Mn P S Cr Ni N 0∙043 0∙52 1∙14 0∙024 0∙0014 17∙66 8∙06 0∙054 扫描电镜对钢中非金属夹杂物的分析结果显示：粒度≥10μm 的夹杂物大多数为 CaO－SiO2－ Al2O3－MgO 系复合夹杂物（图2）；部分夹杂为硅酸钙包覆一定数量小颗粒镁铝尖晶石的复合夹杂物；少量为硅酸盐内包裹 Cr、Mn 氧化物的复合夹杂物；另外极少量的大颗粒夹杂物外裹硫化物．粒度＜10μm 的夹杂物也以 CaO－SiO2－Al2O3－ MgO 系复合夹杂物为主同时有少量独立存在的小颗粒 MgO－Al2O3 系夹杂（图3）以及 Cr、Mn 氧化物夹杂（图4）．独立存在的 MnS 夹杂物粒度一般在 3μm以下且数量很少（图5）．第29卷第8期 2007年 8月北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．8 Aug．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．08．005

.778 北京科技大学学报第29卷素，可以认为中间包覆盖剂基本不会进入钢液，不是 3示踪实验钢中夹杂物的主要来源 3.1实验方法在上述三个实验及前期的连铸坯取样分析中，为研究从AOD至连铸各处理工序中炉渣及各共分析了12个金相样，都未在夹杂物中发现Na元种保护渣对钢中夹杂物的影响，分析钢中非金属夹素.因此，可以确定结晶器保护渣也基本不会对钢杂物的主要来源，分别做了示踪实验，采用碳酸锶水造成污染作为示踪剂，其成分（质量分数）为：SC03≥95%，表2AOD冶炼0Cr18Ni9不锈钢还原渣成分（质量分数） CaC03≤1.2，BaC03≤2.0.主要成分SrC03加入后 Table 2 Composition of AOD reducing slag when refining 0Cr18Ni9 会分解为Sr0 stainless steel % 实验1：A0D出钢前扒渣70%（剩余渣量约为 Si02 Ca0 Al203 Mgo Mno Cr203 FeO CaF2 S 1t),向渣面加100kg示踪剂，出钢 31.0354.982.588.260.120.010.446.120.20 实验2：A0D出钢前扒渣70%（剩余渣量约为 1t),出钢后立即向大包渣面加100kg示踪剂 3.3结果讨论实验3：在中间包覆盖剂中预先均匀混合5%的从前面的夹杂物成分分析结果来看，OCrl8Ni9 碳酸锶粉剂. 不锈钢中的非金属夹杂物主要为Ca0一SiO2一以上三个实验可分别说明AOD出钢时钢渣混 A2O3Mg0系复合夹杂物.通过对AOD还原渣成出、钢包顶渣及中间包覆盖剂对夹杂物的影响.而分进行分析（表2为实验过程中12炉A0D还原渣结晶器保护渣由于含8.5%~10%的Na20,且Na 的平均成分)，可以发现它们之间基本是相似的，但元素在炉渣及中间包覆盖剂中都是微量的，因此可对比AOD还原渣成分与连铸坯中夹杂物成分，会将Na元素作为结晶器保护渣的示踪剂，发现夹杂物中的A203含量要明显高于还原渣. 上述实验各进行了3炉， AOD还原期的搅拌强度仍然较高，钢渣混合效 3.2实验结果果好，促进了还原和脱硫反应的进行，但同时也使大实验1中，在连铸坯内各粒度的夹杂物中都发量渣滴进入钢水中，其后的钢渣混出进一步增大了现了Sr元素，说明在AOD钢渣混出过程中卷入钢进入钢水内的渣滴量，这些渣滴悬浮于钢液中，在液内的小渣滴，经过吹氩站搅拌、钢水镇静及中间包出钢之后的吹氩站底吹搅拌及连铸中间包治金过程治金等过程都未能全部上浮排除，从而进入结晶器中，绝大多数大颗粒渣滴及大部分小渣滴逐渐聚合、内，形成连铸坯中的非金属夹杂物上浮，从钢液中排出，但还是有少量小渣滴未能在实验2的连铸坯夹杂物中未发现Sr元素，表明进入结晶器之前实现上浮排除，从而进入连铸坯，形在吹氩站吹氩搅拌过程中，不会发生钢水卷吸钢包成非金属夹杂物，示踪实验1的结果验证了这顶渣污染钢水的情况，或卷吸程度非常微弱，另外，一点在每包钢水浇俦末期，当钢包内液面高度低于一定从理论上讲，内生夹杂应是钢中非金属夹杂物值后，顶渣会被钢流抽吸，通过长水口进入中间包的主要来源之一·AOD精炼过程中，由于还原操作内，污染钢液，在实验2的三个连铸样中有两个样在钢液中生成的SO2会在高温下与悬浮于钢液中分别取自第二、第三炉的连浇过渡段，但在三个试样的其他氧化物发生反应，从而生成各种复杂的硅酸中的夹杂物内都未发现Sr元素，表明钢包浇铸末期盐化合物，它们中的很少一部分在进入结晶器之前钢流对顶渣的抽吸不会明显影响连铸坯内的夹杂物也未能被排出钢液，从而形成铸坯中的硅酸盐夹杂成分及数量，该实验结果说明中间包的设计结构较物，但无法用示踪实验的方法将这部分夹杂物区分为合理，中间包覆盖剂的选择也较为恰当，被钢流抽出来，AOD精炼期的脱硫产物也是主要的内生夹吸进入中间包内的大包顶渣，在中间包内能够基本杂物，在每个连铸坯样中都发现了硫化物夹杂实现上浮，并被中间包覆盖剂吸附，但是，或许由于 (MnS、Cas). 被抽吸进入中间包内的较大渣滴在中间包都能够上连铸坯中发现的少量Cr、Mn氧化物夹杂主要浮排除，只有比例很少的小渣滴被钢流带入结晶器是由于AOD还原期脱氧不完全残余的金属氧化物从而形成夹杂物；因所取金相样太小，数量也少，未或AOD出钢时钢流与空气接触造成的二次氧化产能取到这种夹杂物物，吹氩站底吹搅拌过程中钢水不会裸露，也不加实验3中，连铸坯内的夹杂物中未发现Sr元入氧化物，因此在吹氩站处理过程中钢水二次氧化

3 示踪实验 3∙1 实验方法为研究从 AOD 至连铸各处理工序中炉渣及各种保护渣对钢中夹杂物的影响分析钢中非金属夹杂物的主要来源分别做了示踪实验．采用碳酸锶作为示踪剂其成分（质量分数）为：SrCO3≥95％ CaCO3≤1∙2BaCO3≤2∙0．主要成分 SrCO3 加入后会分解为 SrO．实验1：AOD 出钢前扒渣70％（剩余渣量约为 1t）向渣面加100kg 示踪剂出钢．实验2：AOD 出钢前扒渣70％（剩余渣量约为 1t）出钢后立即向大包渣面加100kg 示踪剂．实验3：在中间包覆盖剂中预先均匀混合5％的碳酸锶粉剂．以上三个实验可分别说明 AOD 出钢时钢渣混出、钢包顶渣及中间包覆盖剂对夹杂物的影响．而结晶器保护渣由于含8∙5％～10％的 Na2O且 Na 元素在炉渣及中间包覆盖剂中都是微量的因此可将 Na 元素作为结晶器保护渣的示踪剂．上述实验各进行了3炉． 3∙2 实验结果实验1中在连铸坯内各粒度的夹杂物中都发现了 Sr 元素说明在 AOD 钢渣混出过程中卷入钢液内的小渣滴经过吹氩站搅拌、钢水镇静及中间包冶金等过程都未能全部上浮排除从而进入结晶器内形成连铸坯中的非金属夹杂物．实验2的连铸坯夹杂物中未发现 Sr 元素表明在吹氩站吹氩搅拌过程中不会发生钢水卷吸钢包顶渣污染钢水的情况或卷吸程度非常微弱．另外在每包钢水浇铸末期当钢包内液面高度低于一定值后顶渣会被钢流抽吸通过长水口进入中间包内污染钢液．在实验2的三个连铸样中有两个样分别取自第二、第三炉的连浇过渡段但在三个试样中的夹杂物内都未发现 Sr 元素表明钢包浇铸末期钢流对顶渣的抽吸不会明显影响连铸坯内的夹杂物成分及数量．该实验结果说明中间包的设计结构较为合理中间包覆盖剂的选择也较为恰当被钢流抽吸进入中间包内的大包顶渣在中间包内能够基本实现上浮并被中间包覆盖剂吸附．但是或许由于被抽吸进入中间包内的较大渣滴在中间包都能够上浮排除只有比例很少的小渣滴被钢流带入结晶器从而形成夹杂物；因所取金相样太小数量也少未能取到这种夹杂物．实验3中连铸坯内的夹杂物中未发现 Sr 元素可以认为中间包覆盖剂基本不会进入钢液不是钢中夹杂物的主要来源．在上述三个实验及前期的连铸坯取样分析中共分析了12个金相样都未在夹杂物中发现 Na 元素．因此可以确定结晶器保护渣也基本不会对钢水造成污染．表2 AOD 冶炼0Cr18Ni9不锈钢还原渣成分（质量分数） Table2 Composition of AOD reducing slag when refining0Cr18Ni9 stainless steel ％ SiO2 CaO Al2O3 MgO MnO Cr2O3 FeO CaF2 S 31∙03 54∙98 2∙58 8∙26 0∙12 ＜0∙01 0∙44 6∙12 0∙20 3∙3 结果讨论从前面的夹杂物成分分析结果来看0Cr18Ni9 不锈钢中的非金属夹杂物主要为 CaO－SiO2－ Al2O3－MgO 系复合夹杂物．通过对 AOD 还原渣成分进行分析（表2为实验过程中12炉 AOD 还原渣的平均成分）可以发现它们之间基本是相似的．但对比 AOD 还原渣成分与连铸坯中夹杂物成分会发现夹杂物中的 Al2O3 含量要明显高于还原渣． AOD 还原期的搅拌强度仍然较高钢渣混合效果好促进了还原和脱硫反应的进行但同时也使大量渣滴进入钢水中．其后的钢渣混出进一步增大了进入钢水内的渣滴量这些渣滴悬浮于钢液中．在出钢之后的吹氩站底吹搅拌及连铸中间包冶金过程中绝大多数大颗粒渣滴及大部分小渣滴逐渐聚合、上浮从钢液中排出但还是有少量小渣滴未能在进入结晶器之前实现上浮排除从而进入连铸坯形成非金属夹杂物．示踪实验 1 的结果验证了这一点．从理论上讲内生夹杂应是钢中非金属夹杂物的主要来源之一．AOD 精炼过程中由于还原操作在钢液中生成的 SiO2 会在高温下与悬浮于钢液中的其他氧化物发生反应从而生成各种复杂的硅酸盐化合物．它们中的很少一部分在进入结晶器之前也未能被排出钢液从而形成铸坯中的硅酸盐夹杂物但无法用示踪实验的方法将这部分夹杂物区分出来．AOD 精炼期的脱硫产物也是主要的内生夹杂物在每个连铸坯样中都发现了硫化物夹杂（MnS、CaS）．连铸坯中发现的少量 Cr、Mn 氧化物夹杂主要是由于 AOD 还原期脱氧不完全残余的金属氧化物或 AOD 出钢时钢流与空气接触造成的二次氧化产物．吹氩站底吹搅拌过程中钢水不会裸露也不加入氧化物因此在吹氩站处理过程中钢水二次氧化 ·778· 北京科技大学学报第29卷

第8期范光伟等：0Cr18Ni9不锈钢中非金属夹杂物来源 .779. 形成铬、锰氧化物的量应极少，或不会生成铬、锰氧渣剂或合金，因此可以判断这是由于镁铝尖晶石质化物，在不锈钢连铸过程中，从大包至结晶器采取大包衬被侵蚀进入渣中造成的，还可由此判断，少了各种措施，以实现钢水的完全保护浇注，基本避免量被侵蚀的镁铝尖晶石质耐材会残留在钢水中，形了二次氧化，但由于各种原因，每月还是有个别炉成镁铝尖晶石夹杂物，这也应是夹杂物中A1203含次不能实现大包自动开浇，需要用吹氧管将大包水量明显高于AOD还原渣的一个原因. 口吹开，在这些不能自动开浇的炉次上取连铸坯样中间包的镁质涂料也被侵蚀进入铸坯中，形成进行夹杂物分析后发现，不仅这些连铸坯中的非金 MgO夹杂物，但对浇注后的中间包内表面损毁情属夹杂物总量明显高于普通连铸坯，而且其中铬、锰况进行观察后发现，除渣线部位有宽度<80mm、深氧化物夹杂的比例也明显高于普通连铸坯，也就是约4~9mm的侵蚀凹陷外，其他部位基本完好.所说，大包吹氧开浇会对连铸坯中非金属夹杂物的数以推断中间包镁质涂料对连铸坯中夹杂物的影响量及类型造成较大影响，不大. 此外，在AOD治炼过程中被侵蚀的炉衬耐材综上所述，可以说0Cr18Ni9不锈钢中的夹杂物大部分进入渣中，少部分残留在钢液中，炉衬耐材主要应来源于AOD还原期生成的还原产物及其与包括镁质喷补料和镁钙质炉衬材料.这些氧化物在熔渣反应生成的Ca0SiO2一Al2O3一Mg0系复合夹高温下也会与炉渣或钢液中的还原产物发生反应形杂物和出钢时进入钢水中的小渣滴，其次为脱氧不成复合氧化物，但由于AOD炉渣的成分包含了这完全而残留在钢液中的Cr、Mn氧化物及脱硫产物，些氧化物成分，因此也很难将其从其他夹杂物来源中区分出来， 4结论在出钢后的钢包吹氩过程中，钢液中的夹杂物 (1)0Cr18Ni9不锈钢中非金属夹杂物主要为会不断聚合、上浮，同时示踪实验2的结果表明，由 CaO Si02一Al203一Mg0系复合夹杂物，还有少量镁于底吹氩气流量很小，钢水循环流的流速很小，不会铝尖晶石夹杂物、铬锰氧化物及硫化物，将炉渣卷入钢水下部 (2)0Cr18Ni9不锈钢中夹杂物主要来自于连铸过程中，大包在浇铸时，其内的钢水大部分 AOD还原期产生的复合脱氧产物、脱硫产物及出钢时间处于镇静状态，夹杂物会继续上浮，示踪实验3 时混入钢水中的小渣滴的结果也可证明，钢水从大包进入中间包后，不会对 (③)AOD出钢后至连铸过程中，大包顶渣、中中间包熔池造成剧烈扰动，也不会将中间包覆盖剂间包覆盖剂和结晶器保护渣不会对钢液造成污染，卷入钢水内，同时，由于中间包治金的作用，钢水内的夹杂物会不断上浮进入渣中，使钢水得到进一步参考文献的净化 [1]Kim J W,Kim S K,Lee Y D.Formation mechanism of Ca Si- 连铸坯中的Ca0Si02一Alz03一Mg0系复合夹 AlMg-Ti-O inclusions in type 304 stainless steel.ISIJ Int, 1996,36(Suppl):140 杂物及镁铝尖晶石夹杂物除来自AOD还原渣的影 [2]Mapelli C,Paolo N.Formation mechanism of non metallic inclu- 响外，还原期加入的硅铁及少量低碳铬铁也会带入 sions in different stainless steel grades.ISIJ Int.2003.43(8): 一定量的金属铝，这些金属铝大部分会参与还原反 1191 应生成A12O3,并在高温下与钢液中的渣滴或含 [3]Hojo M.Nakao R.Umezaki T.Oxide inclusion control in ladle Mg0的耐火材料微粒发生反应，生成复合氧化物或 and tundish for producing clean stainless steel.ISIJ Int,1996.36 镁铝尖晶石，同时钢液中会溶解微量的铝，这些溶 (Suppl):128 [4]Todoroki H.Mizuno K.Effect of silica in slag on inclusion com- 解铝在出钢后至连铸坯凝固的整个过程中，会随着 positions in 304 stainless steel deoxidized with aluminum.ISIJ 钢水温度的逐步降低，不断与钢液中的溶解氧及周 Int,2004,44(8):1350 围氧化物夹杂发生反应，生成Al203或A203一Mg0 [5]Mizuno K,Todoroki H,Noda M.Effects of Al and Ca in fer- 尖晶石，这就造成连铸坯中夹杂物的A12O3含量高 rosilicon alloys for deoxidation on inclusion composition in type 于AOD还原渣中的含量，另外，对出钢后的大包顶 304 stainless steel.1&SM.2001 (8):93 渣与吹氩站处理后的大包顶渣分析后发现，吹氩后 [6]Kaw akami M,Nishimura T,Takenaka T.Characterization of re- lieved non metallic inclusions in stainless steel by image processing 大包顶渣中的A1203质量分数分别比吹氩前升高了 of micrographs.ISIJ Int,1999.39():164 0.2%~1.3%,Mg0质量分数也分别升高了 [7]Mizuno K,Todoroki H,Noda M.Effects of Al and Ca in fer- 0.1%~1.6%.由于在吹氩站处理过程并未加入造 rosilicon alloys for deoxidation on inclusion composition in type

形成铬、锰氧化物的量应极少或不会生成铬、锰氧化物．在不锈钢连铸过程中从大包至结晶器采取了各种措施以实现钢水的完全保护浇注基本避免了二次氧化．但由于各种原因每月还是有个别炉次不能实现大包自动开浇需要用吹氧管将大包水口吹开．在这些不能自动开浇的炉次上取连铸坯样进行夹杂物分析后发现不仅这些连铸坯中的非金属夹杂物总量明显高于普通连铸坯而且其中铬、锰氧化物夹杂的比例也明显高于普通连铸坯．也就是说大包吹氧开浇会对连铸坯中非金属夹杂物的数量及类型造成较大影响．此外在 AOD 冶炼过程中被侵蚀的炉衬耐材大部分进入渣中少部分残留在钢液中．炉衬耐材包括镁质喷补料和镁钙质炉衬材料．这些氧化物在高温下也会与炉渣或钢液中的还原产物发生反应形成复合氧化物．但由于 AOD 炉渣的成分包含了这些氧化物成分因此也很难将其从其他夹杂物来源中区分出来．在出钢后的钢包吹氩过程中钢液中的夹杂物会不断聚合、上浮．同时示踪实验2的结果表明由于底吹氩气流量很小钢水循环流的流速很小不会将炉渣卷入钢水下部．连铸过程中大包在浇铸时其内的钢水大部分时间处于镇静状态夹杂物会继续上浮．示踪实验3 的结果也可证明钢水从大包进入中间包后不会对中间包熔池造成剧烈扰动也不会将中间包覆盖剂卷入钢水内．同时由于中间包冶金的作用钢水内的夹杂物会不断上浮进入渣中使钢水得到进一步的净化．连铸坯中的 CaO－SiO2－Al2O3－MgO 系复合夹杂物及镁铝尖晶石夹杂物除来自 AOD 还原渣的影响外还原期加入的硅铁及少量低碳铬铁也会带入一定量的金属铝．这些金属铝大部分会参与还原反应生成 Al2O3并在高温下与钢液中的渣滴或含 MgO 的耐火材料微粒发生反应生成复合氧化物或镁铝尖晶石．同时钢液中会溶解微量的铝这些溶解铝在出钢后至连铸坯凝固的整个过程中会随着钢水温度的逐步降低不断与钢液中的溶解氧及周围氧化物夹杂发生反应生成 Al2O3 或 Al2O3－MgO 尖晶石这就造成连铸坯中夹杂物的 Al2O3 含量高于 AOD 还原渣中的含量．另外对出钢后的大包顶渣与吹氩站处理后的大包顶渣分析后发现吹氩后大包顶渣中的 Al2O3 质量分数分别比吹氩前升高了 0∙2％～1∙3％MgO 质量分数也分别升高了 0∙1％～1∙6％．由于在吹氩站处理过程并未加入造渣剂或合金因此可以判断这是由于镁铝尖晶石质大包衬被侵蚀进入渣中造成的．还可由此判断少量被侵蚀的镁铝尖晶石质耐材会残留在钢水中形成镁铝尖晶石夹杂物这也应是夹杂物中 Al2O3 含量明显高于 AOD 还原渣的一个原因．中间包的镁质涂料也被侵蚀进入铸坯中形成 MgO 夹杂物．但对浇注后的中间包内表面损毁情况进行观察后发现除渣线部位有宽度＜80mm、深约4～9mm 的侵蚀凹陷外其他部位基本完好．所以推断中间包镁质涂料对连铸坯中夹杂物的影响不大．综上所述可以说0Cr18Ni9不锈钢中的夹杂物主要应来源于 AOD 还原期生成的还原产物及其与熔渣反应生成的 CaO－SiO2－Al2O3－MgO 系复合夹杂物和出钢时进入钢水中的小渣滴其次为脱氧不完全而残留在钢液中的 Cr、Mn 氧化物及脱硫产物． 4 结论（1） 0Cr18Ni9不锈钢中非金属夹杂物主要为 CaO－SiO2－Al2O3－MgO 系复合夹杂物还有少量镁铝尖晶石夹杂物、铬锰氧化物及硫化物．（2） 0Cr18Ni9 不锈钢中夹杂物主要来自于 AOD 还原期产生的复合脱氧产物、脱硫产物及出钢时混入钢水中的小渣滴．（3） AOD 出钢后至连铸过程中大包顶渣、中间包覆盖剂和结晶器保护渣不会对钢液造成污染．参考文献［1］ Kim J WKim S KLee Y D．Formation mechanism of Ca－Si－ Al－Mg－Ti－O inclusions in type 304 stainless steel．ISIJ Int 199636（Suppl）：140 ［2］ Mapelli CPaolo N．Formation mechanism of non-metallic inclusions in different stainless steel grades．ISIJ Int200343（8）： 1191 ［3］ Hojo MNakao RUmezaki T．Oxide inclusion control in ladle and tundish for producing clean stainless steel．ISIJ Int199636 （Suppl）：128 ［4］ Todoroki HMizuno K．Effect of silica in slag on inclusion compositions in 304 stainless steel deoxidized with aluminum．ISIJ Int200444（8）：1350 ［5］ Mizuno KTodoroki HNoda M．Effects of Al and Ca in ferrosilicon alloys for deoxidation on inclusion composition in type 304stainless steel．I＆SM2001（8）：93 ［6］ Kawakami MNishimura TTakenaka T．Characterization of relieved non-metallic inclusions in stainless steel by image processing of micrographs．ISIJ Int199939（2）：164 ［7］ Mizuno KTodoroki HNoda M．Effects of Al and Ca in ferrosilicon alloys for deoxidation on inclusion composition in type 第8期范光伟等：0Cr18Ni9不锈钢中非金属夹杂物来源 ·779·