·1464 北京科技大学学报 第36卷 氧与脱氧剂反应生成相应的氧化物夹杂，在钢液降 上升到5.5×10-5，主要原因是LF精炼过程中喂钙 温和凝固过程中剩余的溶解氧几乎全部以氧化物夹 线操作增加了夹杂物中Ca0成分含量，这部分夹杂 杂的形式析出，氧化物夹杂是钢中非金属夹杂物的 物在LF治炼结束时还来不及上浮，导致钢中全氧 主要组成，钢中总氧含量可以间接反应钢中细小氧 含量有所升高.与F精炼相比，VD真空处理可以 化物夹杂的含量.不同治炼阶段钢液中氮含量的差 显著地降低钢中全氧含量，经过VD处理全氧的质 异反应了钢液在运输和治炼过程中与空气接触的程 量分数降低了58%.中间包和结晶器阶段，钢液中 度.因此，钢中氮含量可以作为评估钢液二次氧化 非金属氧化物夹杂的上浮去除使得钢中全氧含量进 程度的标准.图2是不同治炼阶段A、B两炉钻杆钢 一步降低，对于钻杆钢而言，钢液静置有利于减少非 中[O]和N]含量变化. 金属夹杂物，提高钢液洁净度.精炼过程钢中氮含 量存在逐渐升高的趋势，只在VD真空处理后略有 80 降低，说明整个治炼过程中钢液与空气有不同程度 70 的接触.钢中氮含量最显著的升高发生在VD后到 s-01/ 60 中间包阶段，表明钢液在运输过程中二次氧化比较 50 。一A炉氮 鲁一B炉氧 严重. 40 一A炉总氧 B炉总氧 2.2冶炼过程钢中夹杂物的衍变 夹杂物的电子扫描显微镜及X射线能谱仪分 20 析结果包括非金属夹杂物的形貌、元素成分和含量， 夹杂物组成一般用金属元素对应的氧化物表示.因 LF治炼前LF治炼后VD处理后中间包 铸坯 此，根据夹杂物中各元素的含量可以推测其中各化 取样时段 合物的组成和含量，如图3所示.总结两炉钢在精 图2不同阶段钢中氧氮元素含量变化 炼全过程中非金属夹杂物的检测结果，根据图3的 Fig.2 Variation of oxygen and nitrogen content in different stages 计算方法，表2给出了不同治炼阶段28CMo47钻杆 LF冶炼前钢中氧含量较低，不符合LF精炼过 钢中典型非金属夹杂物的形貌和化学组成. 程T[O]含量逐步降低的基本规律四.推测原因是 LF冶炼前钢中夹杂物主要是硅锰酸盐和铝酸 电炉出钢时铝铁和硅钙钡复合脱氧剂极易与钢中溶 盐（表2） 解氧反应生成低熔点的铝酸盐夹杂物)，低熔点铝 [Si]+2[0]=Si02(s), 酸盐夹杂在钢液中长大上浮，降低了钢中T[0]含 △G°=-576440+218.2T,J小mol-1; (1) 量.LF精炼使钢中全氧质量分数从大约4.5×105 1-61) Full scale counts:2254 1-61pt1 2500 2000 1500 1000 500 50 能量及e 摩尔 质量 成分 分数% 分数% 元素 0 Mgo 42.37 23.5 1-61pt1 质量 43.07 11.47 38.96 351 分数% A,0 5139 71.71 原子数 29.96 1.82 Cao 6.24 4.79T 55.87 12.35 分数% 图3非金属夹杂物扫描电镜及X射线能谱仪分析结果 Fig.3 SEM-EDS analysis results of non-metallic inclusions北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 氧与脱氧剂反应生成相应的氧化物夹杂，在钢液降 温和凝固过程中剩余的溶解氧几乎全部以氧化物夹 杂的形式析出，氧化物夹杂是钢中非金属夹杂物的 主要组成，钢中总氧含量可以间接反应钢中细小氧 化物夹杂的含量． 不同冶炼阶段钢液中氮含量的差 异反应了钢液在运输和冶炼过程中与空气接触的程 度． 因此，钢中氮含量可以作为评估钢液二次氧化 程度的标准． 图 2 是不同冶炼阶段 A、B 两炉钻杆钢 中［O］和［N］含量变化． 图 2 不同阶段钢中氧氮元素含量变化 Fig． 2 Variation of oxygen and nitrogen content in different stages 图 3 非金属夹杂物扫描电镜及 X 射线能谱仪分析结果 Fig． 3 SEM-EDS analysis results of non-metallic inclusions LF 冶炼前钢中氧含量较低，不符合 LF 精炼过 程 T［O］含量逐步降低的基本规律［4］． 推测原因是 电炉出钢时铝铁和硅钙钡复合脱氧剂极易与钢中溶 解氧反应生成低熔点的铝酸盐夹杂物［5］，低熔点铝 酸盐夹杂在钢液中长大上浮，降低了钢中 T［O］含 量． LF 精炼使钢中全氧质量分数从大约 4. 5 × 10 － 5 上升到 5. 5 × 10 － 5，主要原因是 LF 精炼过程中喂钙 线操作增加了夹杂物中 CaO 成分含量，这部分夹杂 物在 LF 冶炼结束时还来不及上浮，导致钢中全氧 含量有所升高． 与 LF 精炼相比，VD 真空处理可以 显著地降低钢中全氧含量，经过 VD 处理全氧的质 量分数降低了 58% ． 中间包和结晶器阶段，钢液中 非金属氧化物夹杂的上浮去除使得钢中全氧含量进 一步降低，对于钻杆钢而言，钢液静置有利于减少非 金属夹杂物，提高钢液洁净度． 精炼过程钢中氮含 量存在逐渐升高的趋势，只在 VD 真空处理后略有 降低，说明整个冶炼过程中钢液与空气有不同程度 的接触． 钢中氮含量最显著的升高发生在 VD 后到 中间包阶段，表明钢液在运输过程中二次氧化比较 严重． 2. 2 冶炼过程钢中夹杂物的衍变 夹杂物的电子扫描显微镜及 X 射线能谱仪分 析结果包括非金属夹杂物的形貌、元素成分和含量， 夹杂物组成一般用金属元素对应的氧化物表示． 因 此，根据夹杂物中各元素的含量可以推测其中各化 合物的组成和含量，如图 3 所示． 总结两炉钢在精 炼全过程中非金属夹杂物的检测结果，根据图 3 的 计算方法，表2 给出了不同冶炼阶段 28CrMo47 钻杆 钢中典型非金属夹杂物的形貌和化学组成． LF 冶炼前钢中夹杂物主要是硅锰酸盐和铝酸 盐( 表 2-1) ． ［Si］+ 2［O］SiO2 ( s) ， ΔG— 1 = － 576440 + 218. 2T，J·mol － 1 ; ( 1) · 4641 ·