·196 工程科学学报，第42卷，第2期 以看出，T.O在铸坯内外弧表面1/8处最高，其质 6 量分数分别为2×10和1.8×10，从铸坯内外弧 14 1/8处到铸坯中心T.0逐渐下降，在中心1/2处达 到最低为1.2×105：铸坯中平均氨质量分数为 10 1.7×10,铸坯中心处氨质量分数最低为1.5×10， 内弧1/8、外弧1/4~3/8处氨质量分数较高，均为 44 1.8×105 2 0 20 -l81 =185 ☑T.o 内弧1/8143/8123/8141/8外弧 20 N 厚度方向相应位置 图3F钢铸坯厚度方向夹杂物尺寸统计 Fig.3 Sizes of inclusions in the thickness direction of the IF slab 内弧表面夹杂物平均尺寸最小，为1.7m,距铸坯 内外弧3/8处夹杂物的平均尺寸较大，分别为4.0m、 4.4m,铸坯中心由于TN的大量析出，平均尺寸 略有下降，为3.1m.从图3中还可以看出，从内 内弧18143/8123/81/41/8外弧 弧表面到铸坯中心夹杂物平均尺寸逐渐增加，而 铸坯厚度方向相应位置 铸坯外弧附近夹杂物平均尺寸达到3.4m,并未 图2F钢厚度方向全氧和氮含量变化 呈现逐渐增大的趋势，由于Al2O3的聚集长大，使 Fig.2 Total oxygen and nitrogen changes in the thickness direction of the IF slab 得外弧附近夹杂物平均尺寸偏大，这种现象在内 弧表面并未出现，说明内弧表面夹杂物冷却速率 2.2铸坯中夹杂物特征 较大，还未来得及聚集长大 本文主要研究IF钢中A12O3、Al2O3-Ti0x、A12O3 IF钢铸坯中的氧化物夹杂包括：Al2O3、A1O, TN、TiN以及MnS等夹杂物的特征以及分布规 TiOx、Al2O3-TN,图4中(a)图和(b)图反映的是氧 律，图3为铸坯厚度方向不同位置上夹杂物尺寸 化物夹杂沿铸坯厚度方向夹杂物统计图，从图中 分布图，n为夹杂物数量，对9个金相样中的 可以看出，铸坯内弧1/8~3/8区域AlO3-TiO,夹 1177个夹杂物进行系统分析，可以看出70%以上 杂物分布较为广泛，具体反应见式(1)、(2)，内弧 夹杂物尺寸都在5m以内，从内外弧到铸坯中心 3/8处Al2O3、Al2O3-TiOx、Al203-TiN夹杂物较多； 夹杂物逐渐增加，内外弧表面以A12O3和A12O3-TiOx 图5为TN面积分数和数量密度分布统计图，可 为主，尺寸在5~10m之间，而内外弧表面TN含 以看出铸坯中心TN数量密度和面积分数数值较 量几乎为零，从表面到中心析出量逐渐增大.厚度 大，分别为4.7mm2、7.3×103,说明铸坯中心TiN 方向夹杂物平均尺寸为2.8m,从图3中可以看出 析出数量较多，分布较为密集 2.4 AL,O-TiN 4.0(b) ALO-TiN 2.0 ☑Al,0-TiO ☑Al0,-TiO ☒A1203 3.5 1.6 3.0 0.8 10 0.4 0 02☒ oL 内弧1/81/43/8123/81/4 1/8外弧 内弧1/81/43/81/23/81/41/8外弧 厚度方向相应位置 厚度方向相应位置 图4F铸还厚度方向氧化物夹杂物分布.()氧化夹杂物数量密度：(b)氧化夹杂物面积分数 Fig.4 Distribution of oxide inclusions in the thickness direction of the IF slab:(a)number density changes of oxide inclusions,(b)areal density changes of oxide inclusions以看出，T.O 在铸坯内外弧表面 1/8 处最高，其质 量分数分别为 2×10−5 和 1.8×10−5，从铸坯内外弧 1/8 处到铸坯中心 T.O 逐渐下降，在中心 1/2 处达 到 最 低 为 1.2×10−5； 铸 坯 中 平 均 氮 质 量 分 数 为 1.7×10−5，铸坯中心处氮质量分数最低为 1.5×10−5 ， 内弧 1/8、外弧 1/4～3/8 处氮质量分数较高，均为 1.8×10−5 . 2.2    铸坯中夹杂物特征 本文主要研究IF 钢中Al2O3、Al2O3−TiOx、Al2O3− TiN、TiN 以及 MnS 等夹杂物的特征以及分布规 律，图 3 为铸坯厚度方向不同位置上夹杂物尺寸 分 布 图 ， n 为 夹 杂 物 数 量 ， 对 9 个 金 相 样 中 的 1177 个夹杂物进行系统分析，可以看出 70% 以上 夹杂物尺寸都在 5 μm 以内，从内外弧到铸坯中心 夹杂物逐渐增加，内外弧表面以 Al2O3 和 Al2O3−TiOx 为主，尺寸在 5～10 μm 之间，而内外弧表面 TiN 含 量几乎为零，从表面到中心析出量逐渐增大. 厚度 方向夹杂物平均尺寸为 2.8 μm，从图 3 中可以看出 内弧表面夹杂物平均尺寸最小，为 1.7 μm，距铸坯 内外弧 3/8 处夹杂物的平均尺寸较大，分别为 4.0 μm、 4.4 μm，铸坯中心由于 TiN 的大量析出，平均尺寸 略有下降，为 3.1 μm. 从图 3 中还可以看出，从内 弧表面到铸坯中心夹杂物平均尺寸逐渐增加，而 铸坯外弧附近夹杂物平均尺寸达到 3.4 μm，并未 呈现逐渐增大的趋势，由于 Al2O3 的聚集长大，使 得外弧附近夹杂物平均尺寸偏大，这种现象在内 弧表面并未出现，说明内弧表面夹杂物冷却速率 较大，还未来得及聚集长大. IF 钢铸坯中的氧化物夹杂包括：Al2O3、Al2O3− TiOx、Al2O3−TiN，图 4 中（a）图和（b）图反映的是氧 化物夹杂沿铸坯厚度方向夹杂物统计图，从图中 可以看出，铸坯内弧 1/8～3/8 区域 Al2O3−TiOx 夹 杂物分布较为广泛，具体反应见式（1）、（2），内弧 3/8 处 Al2O3、Al2O3−TiOx、Al2O3−TiN 夹杂物较多； 图 5 为 TiN 面积分数和数量密度分布统计图，可 以看出铸坯中心 TiN 数量密度和面积分数数值较 大，分别为 4.7 mm−2、7.3×10−3，说明铸坯中心 TiN 析出数量较多，分布较为密集. 内弧 1/8 1/4 3/8 1/2 3/8 1/4 1/8 外弧 0 5 10 15 20 质量分数/10−6 T.O [N] 铸坯厚度方向相应位置 图 2    IF 钢厚度方向全氧和氮含量变化 Fig.2    Total oxygen and nitrogen changes in the thickness direction of the IF slab 内弧 1/8 n=45 n=177 n=166 n=104 n=240 n=31 n=181 n=185 n=48 1.7 2.0 3.0 4.0 3.1 4.4 2.6 2.1 3.4 1/4 3/8 1/2 3/8 1/4 1/8 外弧 0 12 10 16 14 2 6 8 4 夹杂物尺寸/μm 厚度方向相应位置 图 3    IF 钢铸坯厚度方向夹杂物尺寸统计 Fig.3    Sizes of inclusions in the thickness direction of the IF slab 内弧 1/8 (a) 1/4 3/8 1/2 3/8 1/4 1/8 外弧 0 1.2 2.0 2.4 1.6 0.8 0.4 数量密度/μm−2 厚度方向相应位置 内弧 1/8 (b) 1/4 3/8 1/2 3/8 1/4 1/8 外弧 0 1.0 0.5 2.0 1.5 3.0 2.5 4.0 3.5 面积分数/10−3 厚度方向相应位置 Al2O3 Al2O3−TiOx Al2O3−TiN Al2O3 Al2O3−TiOx Al2O3−TiN 图 4    IF 铸坯厚度方向氧化物夹杂物分布. （a） 氧化夹杂物数量密度；（b） 氧化夹杂物面积分数 Fig.4    Distribution of oxide inclusions in the thickness direction of the IF slab: (a) number density changes of oxide inclusions; (b) areal density changes of oxide inclusions · 196 · 工程科学学报，第 42 卷，第 2 期