冶煉時鋼液中的夾雜物是鑄鋼件產(chǎn)生裂紋的重要原因之一。為了減少鋼水中的夾雜物，在冶煉過程中應(yīng)加強(qiáng)脫氧、脫硫、除雜、脫氣等冶煉操作，并在爐后鋼包內(nèi)采取必要的措施，如添加稀土以改性改變夾雜物的形狀，從而減少夾雜物的存在，更好地消除鑄鋼件的裂紋。

1、鋼中夾雜物的種類及產(chǎn)生原因

鋼中的夾雜物主要是指鋼中的非金屬夾雜物。一般認(rèn)為，鋼中非金屬夾雜物通常以下列形式存在：氧化物：F·EO、Fe2O3、mNO、Al2O3、SiO2、MgO等；硫化物：m ns、FES等；硅酸鹽：fesio 4、m nsio 4、FeO·a L2O3·SiO2等；氮化物：AlN、Si3N4等

鋼中的非金屬夾雜物來自兩個方面：一是隨著冶煉過程而產(chǎn)生，即出鋼時加入的鐵合金的脫氧產(chǎn)物和澆注時鋼水和空氣的二次氧化產(chǎn)物，稱為內(nèi)生夾雜物。一般為小顆粒，均勻分布在鋼中；另一類是由于各種原因從外部帶入的，稱為外來夾雜物，這類夾雜物大多形狀不規(guī)則，尺寸較大，分布不均勻，是產(chǎn)生裂紋的主要原因，對鋼材有害。

內(nèi)生夾雜物主要產(chǎn)生于以下幾種情況：①冶煉過程中，脫氧產(chǎn)物沒有完全消除，或澆注過程中溫度下降，連續(xù)反應(yīng)產(chǎn)生的脫氧產(chǎn)物來不及上浮而殘留。在鋼水中，有的以小顆粒存在于鋼的基體組織中，有的聚集成大顆粒Al2O3），有的以固溶狀態(tài)存在于鋼中（如m no、f EO）； ②出鋼、澆注過程中，鋼水與空氣接觸被氧化，氧與鋼中元素結(jié)合形成二次氧化物殘留在鋼水中；鋼水凝固過程中，F(xiàn)ES和低熔點(diǎn)的FeO從鋼水中分離結(jié)晶，最后在晶界和枝晶間析出。

外來夾雜物：此類夾雜物主要是由原料帶入的，如泥沙、爐渣、保護(hù)渣等。澆注系統(tǒng)的耐火材料受到鋼水的沖刷和浸蝕，殘留在鋼水中，大部分是大顆粒夾雜物。

非金屬夾雜物在高溫下溶解在鋼水中或單獨(dú)存在于鋼水中。但隨著溫度的降低以及成分、氣體壓力等條件的變化，原本溶解在鋼水中的夾雜物在結(jié)晶過程中會以獨(dú)立相的形式分離出來，聚集在晶界上，成為切削加工的微觀單元。鑄鋼基體的連接是裂紋的初始來源，從而形成潛在的裂紋隱患。

2、鑄鋼主要夾雜物與裂紋的關(guān)系及減少措施

在非金屬夾雜物中，造成鑄鋼件裂紋的主要原因是硫化物夾雜物，它往往與其他因素共同作用，增加鑄鋼件的裂紋傾向。在鑄鋼中，硫化物夾雜物分為三種類型：I型——球形； II型——點(diǎn)鏈狀粒間膜； III型——任意分布的銳角。其中，II類夾雜物對鋼的危害最大，III類夾雜物次之，I類夾雜物最少。硫化物夾雜物與脫氧程度和鋼中殘留鋁量有關(guān)。當(dāng)鋁固溶體量低且氧殘留量少時，可獲得I類夾雜物。

脫氧劑對夾雜物的形成和鋼的性能影響很大。復(fù)合脫氧劑的脫氧效果比單一脫氧劑好，因?yàn)閺?fù)合脫氧劑形成的夾雜物較大，易于上浮去除。如果鋼水脫氧不充分，則容易產(chǎn)生氣孔和裂紋。但最終脫氧所用的鋁量剛好夠脫氧而不殘留，鋁固溶量低，殘留氧量少，就會產(chǎn)生II類夾雜物。一般情況下，鋁脫氧過度會產(chǎn)生Ⅲ類夾雜物。需要注意的是，如果使用過量的鋁，則會沿晶界析出更多的氮化鋁夾雜物，導(dǎo)致“巖石狀”脆性斷裂，使鋼性能惡化。因此，用過量的鋁進(jìn)行脫氧是不合理的。鋁的添加量和鋼中的殘留鋁不宜太低或太高。

鋁脫氧是一種廣泛使用的鋼脫氧方法。工業(yè)生產(chǎn)中通常采用兩種脫氧工藝，一種是添加鋁脫氧工藝，另一種是控制鋁脫氧工藝。前者是用鋁徹底除去鋼中的溶解氧，然后通過各種攪拌方式盡可能除去Al2O3夾雜物；后者是僅用硅錳粗略脫氧，并嚴(yán)格控制鋼中鋁、鈣含量，從而控制鋼中析出的氧化物夾雜物的成分、性能和形貌[3]。前者首次脫氧率大于90，脫氧產(chǎn)物主要為Al 2O 3 ；第二次大大還原，第一次脫氧產(chǎn)物主要是SiO2。

外來夾雜物可根據(jù)其來源去除，而內(nèi)生夾雜物則需要通過脫氧和鈣處理來控制。

在鋼包精煉中，向鋼水中吹入更多、更小的氬氣泡，以除去初級脫氧產(chǎn)物。

為了更好地去除鋼中夾雜物，減少裂紋，冶煉操作采取以下措施。

(1)準(zhǔn)備原材料，防止外來夾雜物。

(2)采用合理的煉鋼工藝：如采用合理的吹氧、配電工藝，保證一定的脫碳速度使夾雜物上浮，保持良好的爐況。 (3)采用復(fù)合脫氧劑代替單一脫氧劑。 (4)爐后鋼包中添加稀土，可改變夾雜物形態(tài)，減少夾雜物，減少鑄鋼件裂紋