1  前言

超低碳钢中的夹杂物是造成表面缺陷和内部缺陷的原因，并导致最终产品质量变差，因此为减少炼钢工序中的夹杂物发生量，至今已做了许多的努力。为提高钢板的质量和生产率，重要的是应在精炼工序中使钢水变得洁净，在连铸工序中控制结晶器内钢水的流动。本文介绍了JFE钢公司最近为减少超低碳钢的夹杂物所进行研究的结果，并就今后的研究课题进行介绍。

2  钢板缺陷的起因

在超低碳钢板的表面和内部缺陷中，作为因夹杂物而产生的缺陷有因脱氧生成物而产生的缺陷和因结晶器保护渣等卷入而产生的缺陷。

2.1  因脱氧生成物而产生的缺陷

将薄钢板表面缺陷部分的表面一点一点地进行研磨，就能看到空隙和Al₂O₃颗粒。另一方面，在渣中所观察到的气泡中有许多Al₂O₃颗粒被捕捉，由此可以推测含有Al₂O₃颗粒的缺陷是由于捕捉到Al₂O₃颗粒的气泡残留在钢板的表面和内部而形成缺陷。另外，还能观察到在距离钢水表面很深的位置上，被捕捉的气泡越多，Al₂O₃颗粒数就越多，由此可以认为这是由于气泡在结晶器内移动过程中会捕捉到Al₂O₃颗粒所致。可以认为这种Al₂O₃颗粒在气泡表面迅速变成簇状物是由于夹杂物的聚合体只在气泡表面发生的机理所致。

2.2  因结晶器保护渣而产生的气泡

关于因钢水在结晶器内流动而使结晶器保护渣卷入钢水造成钢板发生缺陷的问题以前已进行了许多研究。例如，有人就结晶器保护渣卷入钢水进行了模型实验。结果弄清了影响卷入量的保护渣粘度和界面张力的关系。为防止结晶器保护渣卷入钢水，重要的是要改善保护渣的物理特性和改善钢水在结晶内的流动。

3  减少精炼过程中的夹杂物

为减少精炼过程中的脱氧生成物，以前一直是采取减少渣的易还原性氧化物（FeO和MnO等）和防止钢水在中间包发生氧化的措施。超低碳钢在脱氧前的溶解氧值会升高，添加脱氧剂时生成的夹杂物量也会增多，另外，渣的易还原性氧化物活度也容易增大，因此为提高钢水的洁净度，必须特别注意这些问题。为研究提高钢水洁净度的机理，因此弄清夹杂物的分离、粗大化和氧化生成机理是很重要的。

3.1  RH脱气中夹杂物分离的例子

由于超低碳钢的脱氧生成物会变成铝簇状物，因此在添加脱氧剂后能观察到含有树枝状的大夹杂物，当树枝状的大夹杂物上浮分离后Al₂O₃颗粒又会聚合在一起，它决定了夹杂物的粒度分布。近年来，随着计算机功能的提高，对考虑到夹杂物粒度分布的夹杂物分离模型进行了研究。有人分别对RH脱气中夹杂物的粒度分布变化进行了计算。在脱气处理中，夹杂物的粒度分布会发生变化，在钢水长时间的环流过程中，虽然氧值没有大幅度减少，但大夹杂物的分离一直在进行当中。还有人调查了从精炼到浇铸过程中超低碳钢夹杂物的粒度分布，并对中间包内因钢水氧化而增加的夹杂物数量进行了定量。另外，在对钢包的钢水进行搅拌时钢水和渣发生反应的这一重要工序中，还对考虑到渣和脱氧生成物的聚合体进行了计算。尤其是，对于控制夹杂物粒度分布的夹杂物之间聚集的发生容易度，目前正在根据夹杂物和钢水接触角的关系进行研究。

4  结晶器内钢水流动的控制

在连铸过程中为减少夹杂物向钢水内部的潜入和减少钢水表面结晶器保护渣的卷入，重要的是要控制钢水在结晶内的流动。

4.1  夹杂物向钢水内部的潜入

由于钢水在结晶器内的流动会使左右流出的钢水流量会发生变化，导致气泡潜入结晶器下方深处。被气泡捕捉的夹杂物潜入结晶器下方后会使铸坯产生内部缺陷。通常，容易上浮分离的大气泡也会因左右钢水流出量的变化而产生偏流，导致很多夹杂物潜入结晶器下方。因此，采用FC（Flow Control：流量控制）结晶器，利用直流静磁场，能使下方钢水流速均匀，减少夹杂物的潜入。

4.2  结晶器保护渣的卷入

为控制钢水表面流速，重要的是控制结晶器保护渣卷入的技术。FC结晶器通过独立控制上下两段的直流磁场，能降低表面流速，减少结晶器保护渣卷入铸坯内部。另一方面，EMLS（Electromagnetic Level Stabilizer：电磁液面稳定器）利用移动磁场能降低钢水流出速度（u0→u1），同时利用在稳定磁场下被驱动的钢水面逆流和表面流动的干涉效果的（u0→u2）重叠，能控制钢水的表面流速。结果，在1/4宽厚中间位置的表面流速=0m/s左右时，产品的表面缺陷会变得极小。

5  超低碳钢中的凝固不均匀现象和夹杂物的捕捉

与[C]含量更高的钢相比，超低碳钢的凝固壳顶端的爪痕深，凝固壳的厚度不均匀程度大。从夹杂物捕捉位置减少的观点来看，改进浇铸条件，可以抑制凝固壳厚度的不均匀生长，这是很重要的。

另外，关于渣洗效果的研究仍在继续当中。目前有关凝固界面中颗粒捕捉的研究引人关注。虽然有关连铸结晶器内颗粒捕捉的研究仍在继续当中，但仍存在许多课题，这些都有待今后进一步的研究。

6  今后的研究方向

关于今后的研究课题是：

在高生产率（高速连铸）下提高铸坯的表面和内部质量；

l        确保非正常连铸时（浇铸开始、结束或钢包更换时）的铸坯质量。

l        为此，应继续上述（1）和（2）两项的研究。

另外，为提高非正常连铸时的铸坯质量，除了上述（1）和（2）两项外，还应研究中间包内钢水的洁净化措施。