李璟宇等：202不锈钢中非金属夹杂物的形成机理 1573 (a)100: FCC1#15-- (b)100 一钢液 FCC1#1-- 10 10 钢液 BCC1#1 BCC1#1 0.01 液态氧化物 0.01 Mn-Al-0 0.001 0.001 A1203 Mn-Al-0 10- 10 107200125013003301400145015001501600 1 120012501300135014001450150015501600 温度C 温度PC (c)100 ~钢液 (d)100 FCC1#1 钢液 10 10 FCC1#1一 BCC1#1 1上 BCC1#1 0.01 0.01 ALO, $0.001 尔0.001 10-F 10 11, 10 0s 120012501300135014001450150015501600 120012501300135014001450150015501600 温度℃ 温度C 图10202不锈钢平衡析出相图.(a)1×10-5A上：(b)3×10AL;(c)6×10A;(d1×10A1 Fig.10 Equilibrium precipitation of inclusions during continuous casting of sample 3 with different Al contents:(a)1x10-5 Al;(b)3x105 Al;(c)6x10 A;(d)1×10Al 物的影响也值得关注，因此，进一步考察了钢液中 3结论 不同铝含量对连铸过程中钢内夹杂物形成的影 通过对202不锈钢生产过程进行系统取样、 响，结果如图10所示.在铝质量分数增加到 分析试样中夹杂物演变特征，结合热力学计算，研 3×105时，钢液在1505℃开始形成氧化铝夹杂 究了202不锈钢中非金属夹杂物的形成机理，主 物，氧化铝形成温度稍高于浇钢温度(1490℃)，这 要得到了如下结论： 极容易导致在连铸中间包中开始形成氧化铝夹 (1)在LF精炼过程中，硅锰脱氧钢液内主要 杂物，而氧化铝夹杂物容易附着于连铸浸入式水 的夹杂物类型为Ca-Si-Mn-O,部分夹杂物中含有 口耐材导致水口堵塞10-川.在凝固过程中，Mn-A-O 少量铝和镁；结合热力学计算发现钢液中残余铝 夹杂物开始形成于1430℃.进一步提高钢中铝质 质量分数为1×105时，会扩大M-Si-0相图中液 量分数至6×10时，在1540℃钢中开始形成氧化 态氧化物优势区，但铝质量分数超过3×10会导 铝夹杂物，而连铸过程中Mn-AlO类夹杂物不会 致钢中容易形成氧化铝夹杂物并减小液态氧化物 形成.当铝质量分数达到1×10时，氧化铝夹杂物 形成优势区 在1565℃开始形成.因此，可以发现当钢中铝含 (2)连铸坯试样中主要的夹杂物类型为 量较低时，连铸过程中会形成M-A1-O和液态氧 Mn-Al-O和少量的Ca-Si-Mn-A-O,钢中夹杂物 化物(MnO-Al2O,-SiO2)为主的夹杂物；而当铝质 数量也明显增加.相较于LF过程试样，连铸坯试 量分数达到3×10时，连铸过程中会形成氧化铝 样中夹杂物的MnO和Al2O3含量明显增加， 夹杂物，这可能会导致连铸水口堵塞的发生；与此 CaO与SiO2的质量占比明显减小.夹杂物总量 同时，进一步提高铝含量，会使得钢液在更高温度 由LF出钢试样的5.5mm2增加到连铸坯的 时开始形成氧化铝夹杂物. 11.3mm2物的影响也值得关注，因此，进一步考察了钢液中 不同铝含量对连铸过程中钢内夹杂物形成的影 响 ，结果如 图 10 所 示 . 在铝质量分数增加 到 3×10−5 时 ，钢液在 1505 ℃ 开始形成氧化铝夹杂 物，氧化铝形成温度稍高于浇钢温度（1490 ℃），这 极容易导致在连铸中间包中开始形成氧化铝夹 杂物，而氧化铝夹杂物容易附着于连铸浸入式水 口耐材导致水口堵塞[10−11] . 在凝固过程中，Mn−Al−O 夹杂物开始形成于 1430 ℃. 进一步提高钢中铝质 量分数至 6×10−5 时，在 1540 ℃ 钢中开始形成氧化 铝夹杂物，而连铸过程中 Mn−Al−O 类夹杂物不会 形成. 当铝质量分数达到 1×10−4 时，氧化铝夹杂物 在 1565 ℃ 开始形成. 因此，可以发现当钢中铝含 量较低时，连铸过程中会形成 Mn−Al−O 和液态氧 化物（MnO−Al2O3−SiO2）为主的夹杂物；而当铝质 量分数达到 3×10−5 时，连铸过程中会形成氧化铝 夹杂物，这可能会导致连铸水口堵塞的发生；与此 同时，进一步提高铝含量，会使得钢液在更高温度 时开始形成氧化铝夹杂物. 3    结论 通过对 202 不锈钢生产过程进行系统取样、 分析试样中夹杂物演变特征，结合热力学计算，研 究了 202 不锈钢中非金属夹杂物的形成机理，主 要得到了如下结论： （1）在 LF 精炼过程中，硅锰脱氧钢液内主要 的夹杂物类型为 Ca−Si−Mn−O，部分夹杂物中含有 少量铝和镁；结合热力学计算发现钢液中残余铝 质量分数为 1×10−5 时，会扩大 Mn−Si−O 相图中液 态氧化物优势区，但铝质量分数超过 3×10−5 会导 致钢中容易形成氧化铝夹杂物并减小液态氧化物 形成优势区. （ 2） 连 铸 坯 试 样 中 主 要 的 夹 杂 物 类 型 为 Mn−Al−O 和少量的 Ca−Si−Mn−Al−O，钢中夹杂物 数量也明显增加. 相较于 LF 过程试样，连铸坯试 样 中 夹 杂 物 的 MnO 和 Al2O3 含 量 明 显 增 加 ， CaO 与 SiO2 的质量占比明显减小. 夹杂物总量 由 LF 出 钢 试 样 的 5.5  mm−2 增 加 到 连 铸 坯 的 11.3 mm−2 . 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 温度/°C 液态氧化物 钢液 (a) 100 10 1 0.01 0.001 10−4 10−5 质量分数/% Mn−Al−O Al2O3 Al2O3 Al2O3 BCC1#1 FCC1#1 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 温度/°C 钢液 (b) 100 10 1 0.01 0.001 10−4 10−5 质量分数/% Mn−Al−O BCC1#1 FCC1#1 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 温度/°C 钢液 (c) 100 10 1 0.01 0.001 10−4 10−5 质量分数/% BCC1#1 FCC1#1 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 温度/°C 钢液 (d) 100 10 1 0.01 0.001 10−4 10−5 质量分数/% BCC1#1 FCC1#1 图 10    202 不锈钢平衡析出相图. (a) 1×10−5 Al; (b) 3×10−5 Al; (c) 6×10−5 Al; (d) 1×10−4 Al Fig.10    Equilibrium precipitation of inclusions during continuous casting of sample 3 with different Al contents: (a) 1×10−5 Al; (b) 3×10−5 Al; (c) 6×10−5 Al; (d) 1×10−4 Al 李璟宇等： 202 不锈钢中非金属夹杂物的形成机理 · 1573 ·