工程科学学报，第37卷，增刊1 表2同一试样全氧的波动 Table 2 Fluctuation of total oxygen in the same sample T.0/10-6 Al脱氧3min 脱氧结束 镇静20mim 中间包 铸坯 最小值 98 97 48 36 24 最大值 140 110 53 26 *大颗粒夹杂含量/(mg10-1kg1) 21~42 6.5~13 2.5~5 4.5~9 1~2 *大颗粒夹杂物含量是根据全氧的波动得到的估算值，由公式(5)计算得到. 「(T.0e-T.0)×10最小值 夹杂，由于其在钢中的分布状态不均匀，造成全氧水平 m (5) (T.0s-T.0)×10°最大值 检测的波动.利用公式（⑤）可以根据同一试样检测得 式中，m为大颗粒夹杂物含量，mg10-kgl;T.0为 到的全氧波动推算出各工序环节大颗粒夹杂物的含量 同一试样全氧最大值，106：T.0为同一试样中全氧 水平，Al脱氧后3min钢中大颗粒夹杂物含量在21~ 多点测量得到的几何平均值，106：T.0为同一试样 42mg10-kg,脱氧结束后为6.5~13mg10-kg, 中间包中降低为4.5~9mg10kg,铸坯中则为1~ 全氧最小值，106 2mg10kg,通过对铸坯进行大样电解得到铸坯中 140 大颗粒夹杂物含量为0.8mg10kg,铸坯中典型大 120 型夹杂物如图7所示.由于大样电解采用偏酸性溶 100 液，电解过程夹杂物会损失，电解提取的主要是粒径大 80 于80m的夹杂物，因此表2中大型夹杂物含量高于 60 大样电解实测值 40 20 AI脱氧 脱氧镇静20min中间包 铸坯 3 min 合金化结束 工序节点 图6不同工序全氧波动的差异对比 Fig.6 Fluctuation comparison of the total oxygen in different process locations 500um 图6表明，同一试样平行检测多次的全氧存在差 异性，这些差异性远超过实际检测误差（脉冲加热红 图7铸坯中大颗粒夹杂物 外线吸收仪测量全氧精度为0.0002%回)的波动，因 Fig.7 Macro-inclusions in slab 此并不是检测误差所造成。结果表明，所检测试样距 图8为A1脱氧初期形成典型AL,0,夹杂三维特 离脱氧时间越近则波动越大：由于试样采用同样的加 征，A!脱氧产物很容易在形核后聚合，而大的团簇状 工方式和检测方法，可以排除由于制样和检测造成的 AL,0,的存在使得钢中夹杂物的分布非常不均匀，这便 误差；因此可以判断，实验中全氧波动的主要原因是试 是导致全氧不均匀的直接原因.因此，用全氧评价钢 样中夹杂物含量和分布状态的波动. 液洁净度时，与钢液的脱氧状态和夹杂物的分布状态 l脱氧3min后钢液中不同粒径范围的夹杂物均 有很大关系，T.0更直观有效反应的是钢液中分布均 较高，夹杂物分布（尤其是大颗粒夹杂物）极不均匀， 匀的夹杂物含量水平，大颗粒夹杂物在钢液中的分布 试样中全氧同样不均匀，在(97~140)×10-6.脱氧合 往往具有随机性，全氧测量的波动水平也能间接反应 金化结束后钢包镇静去除夹杂物，镇静20min后钢中 出钢中大颗粒夹杂物的水平. 大颗粒夹杂物得到有效去除，全氧的波动变窄为 (48~53)×10-6;中间包全氧进一步降低，在(36~ 3结论 45)×106之间波动，铸坯中全氧则在(24~26)×10-6 (1)钢中单位体积内夹杂物数量随粒径增大呈指 之间.可以看出，随着工序进行，夹杂物越少则全氧越 数下降，钢中分布均匀的夹杂物主要以粒径小于10um 低，且相同试样中全氧波动越小.钢中夹杂物分布越 的夹杂物为主，粒径小于10um夹杂物数量占总夹杂 均匀，则同样试样中全氧的波动越小，A!脱氧初期全 物数量95%以上，尺寸越大，夹杂物的数量越少，在钢 氧波动大，根本原因就是钢中存在较大比例的大颗粒 中分布状态越不均匀.工程科学学报，第 37 卷，增刊 1 表 2 同一试样全氧的波动 Table 2 Fluctuation of total oxygen in the same sample T． O/10 － 6 Al 脱氧 3 min 脱氧结束 镇静 20 min 中间包 铸坯 最小值 98 97 48 36 24 最大值 140 110 53 45 26 * 大颗粒夹杂含量/( mg·10 － 1 kg － 1 ) 21 ～ 42 6. 5 ～ 13 2. 5 ～ 5 4. 5 ～ 9 1 ～ 2 * 大颗粒夹杂物含量是根据全氧的波动得到的估算值，由公式( 5) 计算得到． m = ( T． Oave － T． Omin ) × 106 最小值 ( T． Omax － T． Oave ) × 10 { 6 最大值 ( 5) 式中，m 为大颗粒夹杂物含量，mg·10 － 1 kg － 1 ; T． Omax为 同一试样全氧最大值，10 － 6 ; T． Oave为同一试样中全氧 多点测量得到的几何平均值，10 － 6 ; T． Omin为同一试样 全氧最小值，10 － 6 ． 图 6 不同工序全氧波动的差异对比 Fig． 6 Fluctuation comparison of the total oxygen in different process locations 图 6 表明，同一试样平行检测多次的全氧存在差 异性，这些差异性远超过实际检测误差( 脉冲加热红 外线吸收仪测量全氧精度为 0. 0002%［9］) 的波动，因 此并不是检测误差所造成． 结果表明，所检测试样距 离脱氧时间越近则波动越大; 由于试样采用同样的加 工方式和检测方法，可以排除由于制样和检测造成的 误差; 因此可以判断，实验中全氧波动的主要原因是试 样中夹杂物含量和分布状态的波动． Al 脱氧 3 min 后钢液中不同粒径范围的夹杂物均 较高，夹杂物分布( 尤其是大颗粒夹杂物) 极不均匀， 试样中全氧同样不均匀，在( 97 ～ 140) × 10 － 6 ． 脱氧合 金化结束后钢包镇静去除夹杂物，镇静 20 min 后钢中 大颗粒 夹 杂 物 得 到 有 效 去 除，全 氧 的 波 动 变 窄 为 ( 48 ～ 53) × 10 － 6 ; 中 间 包 全 氧 进 一 步 降 低，在( 36 ～ 45) × 10 － 6 之间波动，铸坯中全氧则在( 24 ～ 26) × 10 － 6 之间． 可以看出，随着工序进行，夹杂物越少则全氧越 低，且相同试样中全氧波动越小． 钢中夹杂物分布越 均匀，则同样试样中全氧的波动越小，Al 脱氧初期全 氧波动大，根本原因就是钢中存在较大比例的大颗粒 夹杂，由于其在钢中的分布状态不均匀，造成全氧水平 检测的波动． 利用公式( 5) 可以根据同一试样检测得 到的全氧波动推算出各工序环节大颗粒夹杂物的含量 水平，Al 脱氧后 3 min 钢中大颗粒夹杂物含量在 21 ～ 42 mg·10 － 1 kg － 1 ，脱氧结束后为 6. 5 ～ 13 mg·10 － 1 kg － 1 ， 中间包中降低为 4. 5 ～ 9 mg·10 － 1 kg － 1 ，铸坯中则为 1 ～ 2 mg·10 － 1 kg － 1 ，通过对铸坯进行大样电解得到铸坯中 大颗粒夹杂物含量为 0. 8 mg·10 － 1 kg － 1 ，铸坯中典型大 型夹杂物如图 7 所示． 由于大样电解采用偏酸性溶 液，电解过程夹杂物会损失，电解提取的主要是粒径大 于 80 μm 的夹杂物，因此表 2 中大型夹杂物含量高于 大样电解实测值． 图 7 铸坯中大颗粒夹杂物 Fig． 7 Macro-inclusions in slab 图 8 为 Al 脱氧初期形成典型 Al2 O3 夹杂三维特 征，Al 脱氧产物很容易在形核后聚合，而大的团簇状 Al2O3的存在使得钢中夹杂物的分布非常不均匀，这便 是导致全氧不均匀的直接原因． 因此，用全氧评价钢 液洁净度时，与钢液的脱氧状态和夹杂物的分布状态 有很大关系，T． O 更直观有效反应的是钢液中分布均 匀的夹杂物含量水平，大颗粒夹杂物在钢液中的分布 往往具有随机性，全氧测量的波动水平也能间接反应 出钢中大颗粒夹杂物的水平． 3 结论 ( 1) 钢中单位体积内夹杂物数量随粒径增大呈指 数下降，钢中分布均匀的夹杂物主要以粒径小于10 μm 的夹杂物为主，粒径小于 10 μm 夹杂物数量占总夹杂 物数量 95% 以上，尺寸越大，夹杂物的数量越少，在钢 中分布状态越不均匀． ·4·