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37Mn5鋼主要用于軋制石油套管，石油套管的主要作用是加固井壁和保護井眼。對石油套管用鋼的強度、韌性、抗氫致裂紋(HIC)、抗硫化物應力腐蝕開裂(SSCC)等性能有嚴格要求。鑄坯中的非金屬夾雜物直接影響軋制成品的合格率，其不僅可以直接或間接地影響軋制后鋼管的工藝性能和使用性能，而且會給鋼管的表面質量帶來不利影響，因此需對鋼中非金屬夾雜物的數(shù)量、形態(tài)、尺寸、分布等進行嚴格控制。

1、試驗方法

某鋼廠生產37Mn5鋼的工藝流程為：倒灌站→頂?shù)讖痛缔D爐→鋼包精煉爐→圓坯連鑄。采用鑄坯半徑為9m的弧形連鑄機進行澆鑄，鑄坯直徑為150~210mm。

在?150mm圓坯上取樣,對其進行化學成分分析，結果如表1所示。

對圓坯夾雜物及其徑向分布規(guī)律進行研究，結果表明：越靠近圓坯中心位置，夾雜物的平均尺寸越大。因此，主要研究圓坯心部夾雜物的特征，在圓坯幾何中心處取規(guī)格為60mm×60mm×90mm(長×寬×高)的長方體試樣，用大樣電解法對其進行分析，研究37Mn5鋼中非金屬夾雜物的來源，取樣位置如圖1所示。

2、鑄坯大樣電解結果分析

對試樣電解后得到的大型夾雜物進行分類，再利用天平對分類的夾雜物分別進行稱量，結果如表2所示。

由選取試樣的大樣電解結果可知：雖然夾雜物的含量不同，但兩個試樣上的夾雜物種類基本一致。選取1#試樣中的夾雜物進行詳細分析。

2.1 1#試樣中大型夾雜物形貌、尺寸和組成

1#試樣中不同尺寸大型夾雜物宏觀形貌如圖2所示。

將大樣電解后的夾雜物置于掃描電鏡(SEM)下觀察，并對夾雜物進行能譜分析。1#試樣中大型夾雜物SEM形貌如圖3所示，選取12處夾雜物進行能譜分析，結果如表3所示。

2.2 鑄坯中大型夾雜物來源分析

2.2.1 來源于鋼包或中間包耐火材料

測點4的夾雜物成分以Ca、O、Mg元素為主，其他元素含量較少，其中Mg元素的質量分數(shù)為15.73%，一般認為Mg元素主要來源于鋼包或中包耐火材料和合金。其他試樣中也發(fā)現(xiàn)少量的Mg元素，但是總體比例較低，可以推測耐火材料整體耐腐蝕性能較好，而合金中夾雜物主要以鎂鋁尖晶石形式出現(xiàn)。綜合分析認為，該類夾雜物為異常沖刷引起的耐火材料脫落。

2.2.2 來源于結晶器夾渣

測點1，3，5，6，7，10中的夾雜物存在較為明顯的共同特征，均含有K元素或F元素，該類元素常見于各類夾渣中，一般認為K元素是結晶器保護渣中的特征元素。典型保護渣、精煉渣、覆蓋劑的化學成分如表4所示。

將表4中結晶器保護渣、精煉渣、鋼包覆蓋劑的成分與點1，3，5，6，7，10中夾雜物的組分進行對比可知，該類夾雜物組分與保護渣成分相似，并含有K元素。

2.2.3 來源于鋼水的脫氧產物或鈣處理產物

點2，8，11，12的夾雜物為脫氧或鈣處理產物，由于精煉工藝不合理，因此夾雜物長大后未能及時上浮或者上浮后被二次卷入鋼水中，最終滯留在鑄坯中形成非金屬夾雜物。

2.2.4 來源于中包卷渣

點9處夾雜物主要有Ca、Si、O元素，為硅酸鈣的夾雜物，根據(jù)夾雜物的組分可以推斷出，夾雜物中CaO、SiO2的質量分數(shù)占比小于1.0%，該類夾雜物有可能來源于中包卷渣。

3、結論與建議

（1）大樣電解檢測和理論分析確定了鑄坯中非金屬夾雜物主要來源于結晶器卷渣、脫氧或鈣處理產物、中包卷渣。

（2）試樣中的大型夾雜物有一半來源于結晶器夾渣。連鑄時應嚴格參照水口插入深度的要求，規(guī)范執(zhí)行浸入式水口對中，保證結晶器流場的穩(wěn)定；建議煉鋼時保證鋼水溫度和純凈度，減少或杜絕異常變速和由堵水口引起的結晶器液位異常波動。

（3）針對脫氧或鈣處理產物多的問題，建議控制好精煉渣成分，并根據(jù)Al元素含量調整鈣棒的供給量。

（4）絕大部分夾雜物中Mg元素的質量分數(shù)均小于5%，但個別試樣中Mg元素質量分數(shù)達到15.73%，且以Ca、Mg元素為主，建議精煉鈣處理過程，避免非正常腐蝕。