管线钢夹杂物的危害及来源
非金属夹杂的成因是钢中含有硫化物和氧化物等杂质。
非金属夹杂的成因是钢中含有硫化物和氧化
物等杂质。
钢是一种常用的金属材料，但它不可避免地含有一些非金属夹杂物，如硫化物和氧化物等。
这些夹杂物会对钢的性能产生负面影响，因此需要我们关注和解决。
硫化物是一种常见的非金属夹杂物之一。
它主要来自于原料中的硫化物和钢的生产过程中难以避免的氧化作用。
硫化物会在钢中形成硫化夹杂物，这些夹杂物会使钢的塑性和韧性降低，甚至会导致脆性断裂。
因此，在制造钢的过程中，需要采取合理的预防和控制措施来减少硫化物的含量。
氧化物也是一种常见的非金属夹杂物。
它通常来自于钢的生产过程中的氧气和其他氧化性物质。
氧化物会在钢中形成氧化夹杂物，这些夹杂物同样会降低钢的性能，如塑性、韧性和强度等。
因此，在钢的生产过程中，我们应该尽量避免或减少氧化作用，以降低氧化物的含量。
在制造钢的过程中，除了采取预防和控制措施，我们还可以通过加入一些有益元素来优化钢的性能，如添加微量元素、调整合金比例等。
这些措施有助于减少非金属夹杂物的含量，提高钢的性能，使其更符合各种应用场合的要求。
总之，非金属夹杂物是钢制品中不可避免的存在。
我们应该通过
采取合理的措施，来预防和控制夹杂物的产生，优化钢的组织和性能，使其能更好地服务于各种工业应用。
钢中大颗粒夹杂物的产生及防止
1 主要设备兴澄钢铁公司滨江厂区采用全线从国外引进的100t超高功率电弧炉＋LF(VD)＋CCM(300mm×340mm)大方坯连铸工艺,电弧炉与连铸机的主要技术参数见表1,表2,表3。
非金属夹杂物对钢来说,是极其重要的质量指标。
降低大颗粒夹杂的生成,使钢中非金属夹杂物含量将低,从而提高了钢材的纯洁度。
因此，控制钢水中非金属夹杂物已经成为炼钢厂重点关注的问题。
2 钢包吹氩时氩气泡对夹杂物的浮选作用钢包吹氩条件下钢中固相夹杂物的去除主要依靠小气泡的浮选作用,即夹杂物与小气泡碰撞并粘附在气泡壁上,然后随着气泡上浮而去除。
对钢包吹氩去除夹杂物决定于吹入钢液中的气泡数量和气泡的尺寸,气泡尺寸越小,夹杂物被气泡俘获的概率越大,吹入钢液的气泡数量越多,去除夹杂物的数量就越多[1]。
3 钢包处理过程中钢包包龄对非金属夹杂物形成的影响钢包处理过程中钢包釉面层对形成非金属夹杂物的影响,在钢包处理工艺的各个环节以及从不同包龄的钢包中都取了钢样,在显微镜下对夹杂物的数量进行了统计,发现在钢水脱氧之前以及在钢包处理的末期,夹杂物的数量随着钢包包龄的增加而增加,在钢包使用超过一定炉次后,夹杂物的增加更为显著。
钢样中全氧含量与溶解氧含量之间存在的差异也进一步证明了这个结果。
在浇铸之前钢水中有两种类型的夹杂物,一种只包含成分接近于3C a O·A 1O 的氧化物溶体；另一种除包含该氧化物溶体之外还包含M g O 相。
该发现与另一项研究的结果相吻合,即在钢包釉面层的钢渣渗透层中同时存在3CaO ·A1O和Mg O。
得出的结论是,在钢包处理过程中,钢包釉面层是钢中非金属夹杂物的最重要来源。
4 连铸大方坯夹杂分析连铸坯中存在的非金属夹杂物是一种普遍现象,其来源有外来和内生夹杂两类,研究表明连铸坯中夹杂主要来源于外部,包括生产过程的各种渣,与高温熔体接触的耐火材料及钢液与空气接触的二次氧化产物。
此外,还受许多操作因素的影响。
夹杂物
钢中非金属夹杂物 (non-metallic inclusions in steel)钢中夹带的各种非金属物质颗粒的统称。
钢中含有氧、氮、硫等元素，它们在钢中的溶解度在高温下高，而在室温下溶解度很低，在钢冷却和凝固时析出并同铁和其它金属等结合成为各种化合物，称为非金属的夹杂物。
除此以外，炉渣、耐火材料、泥沙等外来物质也可能混入钢中形成非金属夹杂物。
早期文献曾把钢中非金属夹杂物称为“夹渣”，这个名称容易使人误解，以为非金属夹杂物就是混入钢中的炉渣。
现在通常把各种混入钢中的物质称为外来夹杂物，它们的形状不规则(图1、图2)，而将由于内部物理和化学反应产生的夹杂物称为内生夹杂物，其典型特征是尺寸较小，数目多，分布均匀。
钢中生成夹杂物的过程大致如下：脱氧剂加入钢液中以后，脱氧元素和氧发生化学反应生成不溶于钢的氧化物；有的脱氧元素也能和硫、氮化合生成硫化物、氮化物。
这类化合物称为初生夹杂物。
除极少数颗粒细小的夹杂物外，大多数初生夹杂都能从钢液中浮升出来进入渣中。
而当钢液冷却和凝固时，由于溶解度下降和氧、硫等的偏析，在凝固过程中又产生氧化物和硫化物等，称为次生夹杂物。
次生夹杂难以从钢中排除而残留在树枝晶间或最后析出于晶粒界上。
图3为FeO夹杂，图4为FeS夹杂。
钢液脱氧后，继续接触到空气或其他氧化物如耐火材料等，使钢液重新吸收氧，即发生二次氧化。
二次氧化是成品钢中非金属夹杂物的重要来源。
钢中有非金属夹杂物存在，破坏了金属基体的连续性，使钢的品质变坏。
在特殊情况下，有的夹杂物有利于钢的某种性能(如切削性)，但这只是在特殊的条件下。
一般说非金属夹杂物对钢的力学性能、物理性能和化学性能都有相当大的危害。
用通俗的话来说，含夹杂物多的钢是“脏”的，纯净的钢所含有的夹杂物很少。
然而纯净钢是一个相对的概念，钢的洁净与否和它的用途有关，也和夹杂物的形状、颗粒大小和可塑性等有关。
数量虽少但颗粒较大的夹杂物往往比数量较多但尺寸细小的夹杂物危害更大；形状不规则的比球形的夹杂物危害大。
钢中夹杂物的产生与去除途径
钢中夹杂物的产生与去除途径李振旭钢中夹杂物对钢质量的影响越来越受到重视，怎样减少钢中夹杂物对钢材性能的影响，各大院校、钢铁研究机构有很多研究成果及文献。
生产清洁钢有很多措施与手段，在此不作详细介绍，我想就电弧炉单设备冶炼，结合很多的文献作一下具体分析与验证。
钢中夹杂物的来源无非有两大类：一、外来夹杂。
二、内生夹杂。
外来夹杂是由原材料、炉渣、耐火材料等引起的。
如炼钢的废钢带入的泥沙、铅锌砷锑鉍等，出钢时钢液混渣，炉衬、出钢槽、盛钢桶等耐火材料的侵蚀、冲刷剥离等造成的。
内生的夹杂物是由脱氧产物、析出气体的反应产物构成的。
一般脱氧产物称为一次夹杂。
二次夹杂为钢液从浇注温度下降到液相线，由于温度下降气体的溶解度下降析出而产生的夹杂物。
三次夹杂是金属在固相线下由于结晶而产生的。
四次夹杂是结晶完成后到常温过程中由于发生组织转变而产生的。
由此可以看出钢中的夹杂物大部分是一次夹杂和二次夹杂。
外来夹杂通过现场管理及使用优质耐火材料是可以控制或减少的，三、四次夹杂是无法消除的，故此不做讨论。
重点讨论一二次夹杂的产生与去除。
钢在熔炼的过程中为了去除由原料带入的杂质及有害元素，往往采取氧化法冶炼。
利用碳氧沸腾来增加熔池的动能，通过一氧化碳的排出将熔于钢液中的气体及夹杂物去除，氧化以后钢液得到净化。
但当氧化结束以后，钢液中存在较多的溶解氧及氧化铁，这种钢液在浇注时会因气体含量高而引起冒涨而导致无法使用，那么就要对钢液进行脱氧操作。
目前脱氧主要有沉淀脱氧、扩散脱氧及两种方法结合的综合脱氧法。
硅铁、锰铁是目前最常用的脱氧剂，其他的有铝、硅铝铁、硅锰合金、硅钙合金、硅钙钡、硅铝钡、硅镁、镍镁合金混合稀土等等。
用于扩散脱氧的有碳粉、硅铁粉、硅钙粉、铝粉、碳化硅粉等。
作为沉淀脱氧剂的硅铁、锰铁等直接加入钢液，它的脱氧产物是SIO2和MnO,MnS等，用铝作为终脱氧剂脱氧其产物是AI2O3，其中一部分会上浮排除，当然还会有部分存在于钢液中，造成氧化物夹杂。
钢中夹杂物浅析
钢中夹杂物浅析1. 钢中夹杂物的分类1.1 根据钢中非金属夹杂物的来源分类（1）内生夹杂物钢在冶炼过程中，脱氧反应会产生氧化物和硅酸盐等产物，若在钢液凝固前未浮出，将留在钢中。
溶解在钢液中的氧、硫、氮等杂质元素在降温和凝固时，由于溶解度的降低，与其他元素结合以化合物形式从液相或固溶体中析出，最后留在钢锭中，它是金属在熔炼过程中，各种物理化学变化而形成的夹杂物。
内生夹杂物分布比较均匀，颗粒也较小，正确的操作和合理的工艺措施可以减少其数量和改变其成分、大小和分布情况，但一般来说是不可避免的。
（2）外来夹杂物钢在冶炼和浇注过程中悬浮在钢液表面的炉渣、或由炼钢炉、出钢槽和钢包等内壁剥落的耐火材料或其他夹杂物在钢液凝固前未及时清除而留于钢中。
它是金属在熔炼过程中与外界物质接触发生作用产生的夹杂物。
如炉料表面的砂土和炉衬等与金属液作用，形成熔渣而滞留在金属中，其中也包括加入的熔剂。
这类夹杂物一般的特征是外形不规则，尺寸比较大，分布也没有规律，又称为粗夹杂。
这类夹杂物通过正确的操作是可以避免的。
1.2 根据夹杂物的形态和分布，标准图谱分为A、B、C、D和DS五大类。
这五大类夹杂物代表最常观察到的夹杂物的类型和形态:（1）A类(硫化物类)：具有高的延展性，有较宽范围形态比(长度/宽度)的单个灰色夹杂物，一般端部呈圆角；（2）B类(氧化铝类)：大多数没有变形，带角的，形态比小(一般<3)，黑色或带蓝色的颗粒，沿轧制方向排成一行(至少有3个颗粒)；（3）C类(硅酸盐类)：具有高的延展性，有较宽范围形态比(一般>3)的单个呈黑色或深灰色夹杂物，一般端部呈锐角；（4）D类(球状氧化物类)：不变形，带角或圆形的，形态比小(一般<3),黑色或带蓝色的，无规则分布的颗粒；（5）DS 类(单颗粒球状类)：圆形或近似圆形，直径>13μm的单颗粒夹杂物。
2. 钢中夹杂物主要类型及特征2.1 硫化物硫化物是钢液中所含的硫在凝固时以沉淀物析出形成的产物。
钢中非金属夹杂物的分类
(4)半塑性夹杂物指各种复相的铝硅酸盐夹杂。基底铝硅酸盐有范性，热加工时延伸变形，但其中包含着的析出相如Al2O3等是脆性的，加工时保持原状或只是拉开距离。
除此之外，夹杂物还可根据化学稳定性的不同，分为易溶于稀酸，甚至在水中就能分解的不稳定夹杂物和在热的浓酸中才能溶解的稳定夹杂物。或按照钢的类型和成分分类等。
钢中非金属夹杂物的分类
(一)夹杂物的来源
钢中非金属夹杂物按其形成原因可分为两类：即内生夹杂物和外来夹杂物。
内生夹杂物的来源主要有以下几个方面：
(1) 脱氧剂及合金添加剂和钢中元素化学反应的产物，在钢液凝固前未浮出而残留在钢中。
(2) 出钢、浇注过程中钢水与大气接触，钢水中易氧化、氮化元素的二次氧化、氮化产物。
钢中实际存在的夹杂物与钢的成分、冶炼过程、脱氧方法等因验中又根据夹杂物的塑性及分布特性分为脆性夹杂物、塑性夹杂物、点状不变形夹杂物。
(1)塑性夹杂物热变形时具有良好的范性，沿变形方向延伸成条带状。属于这类的夹杂物有硫化物及含SiO2量较低的铁锰硅酸盐等。
(2)脆性夹杂物热加工时形状和尺寸都不变化，但可沿加工方向成串或点链状排列。属于这类的夹杂物有Al2O3，Cr2O3等。
(3) 出钢至铸锭过程中，随钢水温度的下降，造成氧、硫、氮等元素及化合物溶解度的降低，因而产生或析出各种夹杂物。
一般的讲，内生夹杂物较为细小，合适的工艺措施可减少其含量，控制其大小和分布，但不可能完全消除。
外来夹杂物的主要来源有二个途径：
(1) 冶炼、出钢及浇注过程中，钢水、炉渣及耐火材料相互作用而被卷入的耐火材料或炉渣等。
(2) 与原材料同时进入炉中的非金属夹杂物。
钢中非金属夹杂物及其危害
专题钢中非金属夹杂物及其危害姓名（西安建筑科技大学，陕西西安，710055）摘要:对钢中非金属夹杂物按来源和化学成分进行分类，讨论它产生的原因及其对钢的危害和钢性能的影响，最后简述降低钢中非金属夹杂物的措施。
关键词: 钢；非金属夹杂物；分类；危害Non-metallic Inclusions in Steel and its Hazards.English name(Xi'an University of Architecture and Technology, Xi'anShanxi , 710055)Abstract: The non-metallic inclusions in steel is classified by source and the chemical composition is presented in this paper. The course of its production ,the hazards of it to steel and its effect to the quality of the steel are described in this paper.At last,the measure of reducing the non-metallic inclusions in steel is evaluated.Key words: steel; non-metallic inclusions; classification; hazards0 前言钢中非金属夹杂物是指钢中不具有金属性质的氧化物、硫化物、硅酸盐和氮化物。
它们是钢在冶炼过程中由于脱氧剂的加入形成氧化物、硅酸盐和钢在凝固过程中由于某些元素(如硫、氮) 溶解度下降而形成的硫化物、氮化物, 这些夹杂物来不及排出而留在钢中。
外来夹杂物是炉渣或耐火材料或其它夹杂在钢液凝固过程中未及时浮出而残留于钢中。
夹杂物和带状组织对管线钢腐蚀性能的影响
夹杂物和带状组织对管线钢腐蚀性能的影响发表时间：2019-12-06T17:10:14.637Z 来源：《科技新时代》2019年10期作者：康海伟[导读] 复合型氧化物中的元素组织形成的带状组织容易导致氢致裂纹的产生，并扩散后形成阶梯状裂纹。
南京钢铁股份有限公司 210035摘要：利用氢致开裂和电化学极化腐蚀充氢法、金相分析试验，对不同化学成分的管线钢氢致开裂性能受带状组织和夹杂物的影响进行研究，并对影响因素进行分析，经过试验发现，导致氢致裂纹发生重要原因为非金属夹杂物。
本文就此进行夹杂物和带状组织所造成的影响进行分析和探讨。
关键词：夹杂物；带头组织；腐蚀性能引言：输送油气中越来越高的H2S，容易对管部造成应力腐蚀和局部、全部腐蚀等，使管线失效，导致严重的经济损失，另外随着输油量需求的不断增加，新管线建设加大了管径，提高了输出量，同时也使输出压力增大，造成腐蚀开裂的情况更加严重，所以对钢管线抗腐蚀性、焊接性、管线强度等都提出了更高的要求。
本文通过对夹杂物和带状组织对三种管线用钢所造成的腐蚀性能影响的相关试验，为管线强度研究提供参考。
一、试验方法和材料采用三种超低碳合金和低碳合金管线用钢作为试验材料，I为耐腐蚀管线钢X52，II为对比钢种，III为耐腐蚀管线钢X65，化学成分对比如表一所示。
表一试验钢材料的化学成分对比（质量分数%）二、试验方法按照相关标准，对三种材料的非金属夹杂物和组织利用金相显微镜进行观察和分析。
针对三种材料，利用静态化学阴极充氢试验法，加入催化剂的充氢试验液对材料进行极化腐蚀，在极化时间12小时后，对材料进行清洗，再通过打磨、切割、抛光等处理，通过能谱仪和扫描电镜对氢致裂纹的腐蚀情况进行研究和分析[1]。
截取腐蚀试验钢进行抗HIC试验，通过对腐蚀试验后的试验钢进行清洗等处理，通过对指定观测面的显微镜观察和利用原位统计分析仪等设备对裂纹情况进行观察，并分析其附近元素分布情况。
三、试验结果分析（一）显微组织夹杂物级别通过对三种试验钢金相显微组织的观察发现，I、II试验钢呈现为珠光体和铁素体相结合的组织；III试验钢为粒状贝氏体和铁素体相结合的组织，通过其能谱和夹杂物形貌进行分析，并对其进行评定发现，I和III 的试验钢中的夹杂物含量远低于II号试验钢中的含量，同时其级别也较低。
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管线钢夹杂物的危害及来源
发布时间：2014年04月21日点击数： 61
1）管线钢中夹杂物的危害
管线钢中夹杂物主要以非金属化合物形态存在，如氧化物、硫化物、氮化物等，非金属夹杂物对钢的强度、塑性、韧性等性能有很大影响，这些影响与夹杂物的种类、数量、形状、分布有关，通常只有当非金属夹杂物的尺寸小于1μm，且其数量少、夹杂物彼此之间的距离大于10μm 时，才不会对材料的宏观性能造成影响，当然不同的钢种对钢的纯净度与钢中夹杂物的要求也不一样。
对管线钢性能影响较大的夹杂物主要有Al2O3、MnS及钙铝酸盐。
（1）Al2O3
此类夹杂物为钢中内生夹杂物。
管线钢中，采用有Al脱氧工艺即用Fe-Al或Al脱氧时，
Al2O3是常见氧化物夹杂物中对钢质影响最大的一类，它属于脆性不变形夹杂物，与基体的热变形能力差异较大，在热加工的应力作用下，大块的Al2O3等脆性夹杂物，经变形破碎成具有尖锐菱角的夹杂物，并成链状分布在基体中，这些坚硬的形状不规则Al2O3夹杂物能将基体划伤，并在夹杂物周围产生应力集中场直至在交界面处形成空隙或裂纹，同时作为应力集中点，在循环应力作用下，造成管线钢的疲劳断裂。
（2）MnS
管线钢中线性硫化物是裂纹源，使产品易于断裂，对于中厚板易于产生SSC裂纹和HIC裂纹。
钢中硫等有害元素严重恶化钢的性能，主要表现在：损害全厚度韧性；降低上平台韧性和提高韧脆转变温度；导致性能各项异性，在横向和厚度方向上韧性严重恶化；增加热脆和焊接结晶裂纹的倾向性；导致氢致开裂；由于奥氏体转变可在夹杂物上形核，因而导致相变温度升高和软组织的形成。
（3）硅酸盐及钙的铝酸盐
管线钢中此类夹杂物成分复杂，它的产生受钢液脱氧工艺、钢水条件及浇注系统中耐火材料使用情况等的影响，有内生的，也有外来的，还有内外共同作用的。
在轧制过程中，这些夹杂物保持原来的球点状。
特别是硅酸盐夹杂物，它在钢的凝固过程中，由于冷却速度较快，某些液态硅酸盐来不及结晶，其全部或部分以过冷液体即玻璃态的形式存在于钢中，在800℃～1300℃内，塑性依其组成不同变化很快。
管线钢的清洁度、夹杂物类型、尺寸和数量对管线钢的冲击韧性和抗HIC性能有非常显著的影响。
单纯提高洁净度，并不能提高材料的强度，但提高洁净度可以大幅度提高钢材的冲击韧
度，洁净度对钢材冲击韧度的影响要高于对强度的影响。
李代锺认为，为使钢材具有良好的韧性和使韧性各向异性尽可能降低，对夹杂物的要求是：夹杂物的体积分数尽可能低；夹杂物分布均匀；夹杂物要有紧凑的外形；夹杂物的硬度最好为钢基体的两倍，以使夹杂物在热加工时变形最小。
2）夹杂物来源
管线钢中的夹杂物按照来源可以分为内生的和外来的两大类，其中内生夹杂主要为氧化物夹杂有以下几种来源：在炼钢温度下合金化和铝终脱氧时析出脱氧产物，称为一次脱氧产物；钢液从精炼温度冷却至液相线温度过程中析出的脱氧产物，称为二次脱氧；钢液从液相线温度冷却到固相线温度时析出的脱氧产物，称为三次脱氧产物。
内生夹杂物在钢中的分布相对来说是比较均匀的，它们的颗粒一般比较细小。
而外来夹杂主要是在钢的熔炼、出钢和浇铸过程中，钢液同耐火材料和炉渣相接触，炉渣被卷入钢液中（特别是出钢的时候），耐火材料在高温收到冲蚀，它的颗粒混入钢液中，这些情况都难以避免。
混入钢液中的耐火材料和炉渣颗粒通过与钢液起化学反应不断在成分和结构上发生变化。
这些颗粒，不论是刚刚被机械地带入钢液中的，还是经历了相当变化的，一旦被滞留到铸件中，就变成了钢中的夹杂物，这些就叫外来夹杂物。
外来一般来说尺寸较大，外形不规则，结构复杂，只是偶然在这里或者那里出现。
夹杂物的来源和分类下图。
——本文摘自文献综述。