于会香等：采用ASEX扫描电镜研究钢中总氧和非金属夹杂物的定量关系 ·43 质量分数约为6×104，氧化物夹杂的质量分数约为3 ×104:实验检测结果为，钢中夹杂物的数量和面积分 MnS 别为121mm2和1188.9μm2mm2.两类钢中元素含 量、热力学计算的夹杂物量和实验检测的夹杂物量的 关系如表3所示，表中“各项含量比值”一项为Q235 的数值与帘线钢相应数值之比.由表可知，钢中(S]+ Mn SiO, T.0)质量分数之比为2.99；热力学计算的硫化物和氧 Si,AL.O 化物夹杂的质量分数之比为3.02；实验检测的单位面 MnALO. 积上硫化物和氧化物夹杂的数量之比为4.65，夹杂物 1600 1400 12001000 800 600 面积之比为2.87.因此，钢中的化学成分、热力学计算 温度℃ 的结果和实验检测的结果吻合的很好；相比于单位检 图14Q235钢中非金属夹杂物生成和转变随温度的关系 测面积上夹杂物的数量来说，夹杂物的面积与钢样的 Fig.14 Formation and transformation of inclusions in Q235 steel 氧硫含量、热力学计算结果吻合更好.也就是说，钢中 with temperature 的T.0和硫含量更准确的表征钢中氧化物和疏化物 Q235钢试样的硫质量分数为0.022%，T.0为 夹杂的面积 0.01%:热力学计算结果为，600℃下钢中MnS夹杂的 表3帘线钢和Q235钢中氧、硫元素含量与夹杂物量的关系 Table 3 Relationship between content of [S],[O]and inclusions in steel samples of tire cord steel and Q235 steel 元素质量分数/% 热力学计算的夹杂物质量分数105 实验检测的夹杂物 钢种 [s] T.0 总和 疏化物 氧化物 总和 数量，mm2 面积，μm2mm2 帘线钢 0.009 0.0017 0.0107 3 4.8 29.8 26 414.95 Q235 0.022 0.0100 0.0320 60 30.0 90.0 121 1188.90 各项含量比值 2.44 5.88 2.99 2.40 6.25 3.02 4.65 2.87 2] Xue Z L,Li Z B,Zhang J W.Evaluation method for steel cleanli- 3结论 ness.Journal of Iron and Steel Research,2003,15(1):62 (1)非金属夹杂物的主要组成在很大程度上受钢 (薛正良，李正邦，张家雯.钢的纯净度的评价方法.钢铁研究 学报，2003,15(1)：62) 的生产工艺（如脱氧方式、精炼渣成分、工艺流程等） B] Pandey J C,Raj M,Roy T K,et al.A novel method to measure 的影响. cleanliness in steel using ultrasonic C-scan image analysis.Metall (2)随着夹杂物尺寸的增加，单位检测面积上该 Mater Trans B,2008,39(3):439 尺寸范围的夹杂物数量逐渐减少，而夹杂物面积则没 4]Bao Y P,Wang M,Zhao L H,et al.An exploration for evaluation 有明显的变化规律 method of steel cleanliness//The 17th Steelmaking Conference Pro- (3)与T.0<0.002%的钢种相比，T.0为0.01% ceedings.Beijing,2013:815 (包燕平，王敏，赵立华，等.钢液洁净度评价方法的探索//第 的钢中夹杂物的数量、面积均明显增加.当T.0< 十七届全国炼钢学术会议文集.北京，2013：815) 0.002%时，T.0和夹杂物的数量、尺寸没有明确的变 5] Kaushik P.Pielet H.Yin H.Inclusion characterization:tool for 化关系，但是T.0与夹杂物的面积表现出较好的对应 measurement of steel cleanliness and process control.fronmaking 关系.大型夹杂物的出现具有偶然性，总的来说，T.0 Steelmaking.2009,36(8):561 增加，钢中出现大尺寸夹杂物的几率增大 6 Jacobi H F.The MIDAS technique for detection of macroscopic in- (4)实验检测的夹杂物含量与热力学计算结果、 clusions in CC-Material:fundamentals and practical applications Steel Research International,2005,76(8):595 钢中氧、硫含量吻合很好.相比于夹杂物的数量来说， ] Schade J,Burns M T,Newkirk CC,et al.The measurement of 钢中的T.0和硫含量更准确的表征钢中氧化物和硫 steel cleanliness.Steel Technology International,1993:149 化物夹杂的面积 [8]Kozo S.Bearing Steel-Born and Developed Rapidly in 20th Centu- ry.Chen HZ,Translated.Beijing,Metallurgical Industry Press, 2003 参考文献 (濑户浩藏.轴承钢一在20世纪诞生并飞速发展的轴承钢.陈 [Zhang L F,Thomas B G.State of art in evaluation and control of 洪真，译.北京：治金工业出版社，2003) steel cleanliness.ISIJ International,2003,43(3):271 Tardy P,Karoly G.Development of clean steel from 1970 to于会香等: 采用 ASPEX 扫描电镜研究钢中总氧和非金属夹杂物的定量关系 图 14 Q235 钢中非金属夹杂物生成和转变随温度的关系 Fig． 14 Formation and transformation of inclusions in Q235 steel with temperature Q235 钢 试 样 的 硫 质 量 分 数 为 0. 022% ，T． O 为 0. 01% ; 热力学计算结果为，600 ℃ 下钢中 MnS 夹杂的 质量分数约为 6 × 10 － 4 ，氧化物夹杂的质量分数约为 3 × 10 － 4 ; 实验检测结果为，钢中夹杂物的数量和面积分 别为 121 mm － 2 和 1188. 9 μm2 ·mm － 2 ． 两类钢中元素含 量、热力学计算的夹杂物量和实验检测的夹杂物量的 关系如表 3 所示，表中“各项含量比值”一项为 Q235 的数值与帘线钢相应数值之比． 由表可知，钢中( ［S］+ T． O) 质量分数之比为 2. 99; 热力学计算的硫化物和氧 化物夹杂的质量分数之比为 3. 02; 实验检测的单位面 积上硫化物和氧化物夹杂的数量之比为 4. 65，夹杂物 面积之比为 2. 87． 因此，钢中的化学成分、热力学计算 的结果和实验检测的结果吻合的很好; 相比于单位检 测面积上夹杂物的数量来说，夹杂物的面积与钢样的 氧硫含量、热力学计算结果吻合更好． 也就是说，钢中 的 T． O 和硫含量更准确的表征钢中氧化物和硫化物 夹杂的面积． 表 3 帘线钢和 Q235 钢中氧、硫元素含量与夹杂物量的关系 Table 3 Relationship between content of ［S］，［O］and inclusions in steel samples of tire cord steel and Q235 steel 钢种 元素质量分数/% 热力学计算的夹杂物质量分数/10 － 5 实验检测的夹杂物 ［S］ T． O 总和 硫化物 氧化物 总和 数量，mm － 2 面积，μm2 ·mm － 2 帘线钢 0. 009 0. 0017 0. 0107 25 4. 8 29. 8 26 414. 95 Q235 0. 022 0. 0100 0. 0320 60 30. 0 90. 0 121 1188. 90 各项含量比值 2. 44 5. 88 2. 99 2. 40 6. 25 3. 02 4. 65 2. 87 3 结论 ( 1) 非金属夹杂物的主要组成在很大程度上受钢 的生产工艺( 如脱氧方式、精炼渣成分、工艺流程等) 的影响． ( 2) 随着夹杂物尺寸的增加，单位检测面积上该 尺寸范围的夹杂物数量逐渐减少，而夹杂物面积则没 有明显的变化规律． ( 3) 与 T． O ＜ 0. 002% 的钢种相比，T． O 为 0. 01% 的钢中夹杂物的数量、面积均明显增 加． 当 T． O ＜ 0. 002% 时，T． O 和夹杂物的数量、尺寸没有明确的变 化关系，但是 T． O 与夹杂物的面积表现出较好的对应 关系． 大型夹杂物的出现具有偶然性，总的来说，T． O 增加，钢中出现大尺寸夹杂物的几率增大． ( 4) 实验检测的夹杂物含量与热力学计算结果、 钢中氧、硫含量吻合很好． 相比于夹杂物的数量来说， 钢中的 T． O 和硫含量更准确的表征钢中氧化物和硫 化物夹杂的面积． 参 考 文 献 ［1］ Zhang L F，Thomas B G． State of art in evaluation and control of steel cleanliness． ISIJ International，2003，43( 3) : 271 ［2］ Xue Z L，Li Z B，Zhang J W． Evaluation method for steel cleanli￾ness． Journal of Iron and Steel Research，2003，15( 1) : 62 ( 薛正良，李正邦，张家雯． 钢的纯净度的评价方法． 钢铁研究 学报，2003，15( 1) : 62) ［3］ Pandey J C，Raj M，Roy T K，et al． A novel method to measure cleanliness in steel using ultrasonic C-scan image analysis． Metall Mater Trans B，2008，39( 3) : 439 ［4］ Bao Y P，Wang M，Zhao L H，et al． An exploration for evaluation method of steel cleanliness/ /The 17th Steelmaking Conference Pro￾ceedings． Beijing，2013: 815 ( 包燕平，王敏，赵立华，等． 钢液洁净度评价方法的探索/ /第 十七届全国炼钢学术会议文集． 北京，2013: 815) ［5］ Kaushik P，Pielet H，Yin H． Inclusion characterization: tool for measurement of steel cleanliness and process control． Ironmaking ＆ Steelmaking，2009，36( 8) : 561 ［6］ Jacobi H F． The MIDAS technique for detection of macroscopic in￾clusions in CC-Material: fundamentals and practical applications． Steel Research International，2005，76( 8) : 595 ［7］ Schade J，Burns M T，Newkirk C C，et al． The measurement of steel cleanliness． Steel Technology International，1993: 149 ［8］ Kozo S． Bearing Steel-Born and Developed Rapidly in 20th Centu￾ry． Chen H Z，Translated． Beijing，Metallurgical Industry Press， 2003 ( 濑户浩藏． 轴承钢--在 20 世纪诞生并飞速发展的轴承钢． 陈 洪真，译． 北京: 冶金工业出版社，2003) ［9］ Tardy P，Karoly G． Development of clean steel from 1970 to ·43·