2 工程科学学报，第37卷，增刊1 解析夹杂物特征与全氧之间的对应关系有助于更稳定 N=2心 (1) 的控制和降低钢中夹杂物水平，提高钢液洁净度，改善 「πd 连铸浇注性”。此方面的研究也越来越受到学者重 视，唐复平等问认为钢中全氧与大颗粒簇状AL,0, 方☆Σ (2) 夹杂的相关性不强：Goto H等的研究表明，Ti脱氧 钢中粒径10μm以下含Ti夹杂中氧占据了全氧的大 V-aP.N (3) 部分：相同试样中全氧同样存在差异” 本文系统分析了不同粒径范围夹杂物与全氧的对 [o]=(p /pr)v.(O) (4) 应关系，讨论了同一试样中全氧波动与大颗粒夹杂物 式中，N,为单位体积的数量密度，m3:N。为单位面积 的关系，量化了全氧分析与洁净度的关系，通过全氧含 的氧化物夹杂数量，m2;d,为第i个夹杂物的直径；d 量来预判钢中小颗粒夹杂物水平和大颗粒夹杂物的含 为氧化物粒子直径的调和平均值：V为氧化物粒子的 量范围 体积分数：[O]为钢中以氧化物形式存在的氧的质量 1试验方法 分数p.为氧化物密度；(O)m为氧化物中氧的质量分 为了分析夹杂物粒径与全氧的对应关系，对某厂 数pm为氧化物夹杂的密度，kg"m3;pP.为钢液的密 生产铝镇静钢采用提桶取样器进行不同工序节点取 度，kgm3 样，共取得提桶样12个：线切割去除提桶试样的顶部 和底部后在提桶试样中部切取20mm×20mm的金相 6 试样1个，5mm×30mm的棒样1个，分别用于统计 夹杂物数量和检测试样中的全氧：在同炉次的铸坯内 弧1/4处切取50mm×50mm×120mm的试样1块进 行大样电解分析 采用金相显微镜52XA及成像系统在800倍下统 计连续50个视场的夹杂物的总量，夹杂物统计过程如 10μm 图1.统计得到单位面积夹杂物的数量密度为N。,利 用公式(1)得到单位体积内夹杂物的数量密度N,进 图1金相下夹杂物尺寸和数量统计图 一步通过公式(3)可以得到夹杂物的体积分数，然后 Fig.I Diagram for the size and number of inclusions by metallo- 利用公式(4)估算钢中以氧化物形式存在的氧含量： graphic observation 试样中实际全氧含量则通过红外吸收法(GB/T 2 11261一2006)进行分析，最后将估算值与实测值进行 结果分析与讨论 对比，再结合不同粒径夹杂物的氧含量得到夹杂物粒 表1为不同工序节点试样中夹杂物粒径和数量分 径与全氧的关系周 布的统计结果，在800倍光镜下统计连续的50个视场 表1夹杂物粒径和数量分布 Table 1 Distribution of the size and number of inclusions 平均粒径/μm0.81 1.08 1.35 1.62 1.89 2.16 2.73.24 4.05 5. 6.48 10.8 >10.8 试样1 专 86 19 41 27 24 14 试样2 86 43 26 12 10 8 3 2 试样3 121 3 20 15 21 > 7 5 > 3 2 试样4 50 26 6 7 10 7 2 1 1 1 试样5 64 9 35 12 6 2 1 试样6 77 3 你 2 6 3 1 试样7 45 32 13 6 试样8 名 30 20 6 试样9 82 49 22 13 8 12 3 试样10 33 19 > 试样11· 66 19 11 9 2 2 1 试样12 69 22 16 > 6 3 3 2 1 2 注：光学显微镜800倍下对50个连续视场图片上的夹杂物进行统计，每个图片大小为65μm×55μm.*统计的视场为100个工程科学学报，第 37 卷，增刊 1 解析夹杂物特征与全氧之间的对应关系有助于更稳定 的控制和降低钢中夹杂物水平，提高钢液洁净度，改善 连铸浇注性［1］． 此方面的研究也越来越受到学者重 视［2--4］，唐复平等［5］认为钢中全氧与大颗粒簇状 Al2O3 夹杂的相关性不强; Goto H 等［6］的研究表明，Ti 脱氧 钢中粒径 10 μm 以下含 Ti 夹杂中氧占据了全氧的大 部分; 相同试样中全氧同样存在差异［7］． 本文系统分析了不同粒径范围夹杂物与全氧的对 应关系，讨论了同一试样中全氧波动与大颗粒夹杂物 的关系，量化了全氧分析与洁净度的关系，通过全氧含 量来预判钢中小颗粒夹杂物水平和大颗粒夹杂物的含 量范围． 1 试验方法 为了分析夹杂物粒径与全氧的对应关系，对某厂 生产铝镇静钢采用提桶取样器进行不同工序节点取 样，共取得提桶样 12 个; 线切割去除提桶试样的顶部 和底部后在提桶试样中部切取 20 mm × 20 mm 的金相 试样 1 个，5 mm × 30 mm 的棒样 1 个，分别用于统计 夹杂物数量和检测试样中的全氧; 在同炉次的铸坯内 弧 1 /4 处切取 50 mm × 50 mm × 120 mm 的试样 1 块进 行大样电解分析． 采用金相显微镜 52XA 及成像系统在 800 倍下统 计连续 50 个视场的夹杂物的总量，夹杂物统计过程如 图 1． 统计得到单位面积夹杂物的数量密度为 Na，利 用公式( 1) 得到单位体积内夹杂物的数量密度 Nv，进 一步通过公式( 3) 可以得到夹杂物的体积分数，然后 利用公式( 4) 估算钢中以氧化物形式存在的氧含量; 试样 中 实 际 全 氧 含 量 则 通 过 红 外 吸 收 法 ( GB/T 11261—2006) 进行分析，最后将估算值与实测值进行 对比，再结合不同粒径夹杂物的氧含量得到夹杂物粒 径与全氧的关系［6，8］． Nv = 2 π ·Na d ( 1) 1 d = 1 n ·∑ 1 di ( 2) V = π 6 d3 ·Nv ( 3) ［O］ox = ( ρox / ρFe )·V·( O) ox ( 4) 式中，Nv 为单位体积的数量密度，m － 3 ; Na 为单位面积 的氧化物夹杂数量，m － 2 ; di 为第 i 个夹杂物的直径; d 为氧化物粒子直径的调和平均值; V 为氧化物粒子的 体积分数; ［O］ox为钢中以氧化物形式存在的氧的质量 分数; ρox为氧化物密度; ( O) ox为氧化物中氧的质量分 数; ρox 为氧化物夹杂的密度，kg·m － 3 ; ρFe 为钢液的密 度，kg·m － 3 ． 图 1 金相下夹杂物尺寸和数量统计图 Fig． 1 Diagram for the size and number of inclusions by metallo￾graphic observation 2 结果分析与讨论 表 1 为不同工序节点试样中夹杂物粒径和数量分 布的统计结果，在 800 倍光镜下统计连续的 50 个视场 表 1 夹杂物粒径和数量分布 Table 1 Distribution of the size and number of inclusions 平均粒径/μm 0. 81 1. 08 1. 35 1. 62 1. 89 2. 16 2. 7 3. 24 4. 05 5. 4 6. 48 10. 8 ＞ 10. 8 试样 1 83 — 86 19 41 27 24 14 4 — — — — 试样 2 86 43 26 12 10 — 8 1 3 2 — 2 — 试样 3 121 43 20 15 21 7 7 5 7 3 2 1 — 试样 4 50 — 26 6 7 — 10 7 2 1 — 1 1 试样 5 64 29 35 12 6 2 3 — 1 — — — — 试样 6 77 24 18 12 6 3 1 1 — — — — — 试样 7 45 32 13 6 3 2 5 1 1 — — — — 试样 8 42 30 20 6 7 — — 1 — — — — — 试样 9 82 49 22 13 8 — 12 — — 6 3 — — 试样 10 33 17 19 7 4 1 2 — 1 — — 2 试样 11* 66 19 11 5 5 — 9 — 2 2 1 — 1 试样 12* 69 22 16 7 6 3 3 2 1 5 2 — — 注: 光学显微镜 800 倍下对 50 个连续视场图片上的夹杂物进行统计，每个图片大小为 65 μm × 55 μm． * 统计的视场为 100 个． ·2·