簡介
表面裂紋是鋼產品中最常見的，也是人們一直致力解決卻難以消除的一種缺陷。產生表面裂紋的原因有許多。有的在生產過程中可能消除，而有的則成為成品鋼斷裂的源頭。包鋼的重軌鋼曾在較長時間內出現較嚴重的表面裂紋，不得不進行大量的人工清理工作，嚴重影響了正常生產和經濟效益。經調查研究發現，皮下夾雜是造成表面裂紋的主要原因之一。產生皮下夾雜的原因較多，如澆注時保護渣的捲入，澆注系統耐火材料的侵蝕和沖刷，爐渣或罐渣的帶入，模內和淌道的殘留物吹掃不淨等，這些夾雜都有可能殘留在鋼錠中或鋼錠皮下。
為了查清皮下夾雜的來源，在實驗車間進行了試驗，人為地向鋼中加入保護渣、耐火材料、爐渣和模內殘留物，通過觀察其夾雜物的特徵和形成規律，判斷出鋼中夾雜物的來源 。
危害
皮下夾雜是造成表面裂紋的原因之一。為了查清皮下夾雜的來源,分別向鋼中添加保護渣、耐火材料、爐渣和模內殘留物鑄試驗錠。將試驗錠與空白錠對比,通過對鋼中夾雜物進行低倍檢驗、金相檢驗和能譜分析,研究了四種加入物在鋼中形成夾雜物的特徵,對鋼中夾雜物的來源提供了判斷依據。
試驗方法
1 冶煉
採用0.5t中頻爐冶煉爐鋼軌鋼，出鋼時分別向鋼包內加入保護渣、耐火材料、爐渣和模內殘留物，並攪拌，然後分別注成40kg鋼錠。每個鋼錠的加入物均為300g，並對這4種加入物進行了化學分析。為了對比，另注了一個空白錠。從表面看，由於是上注錠，所以/個鋼錠均有不同程度的結疤等缺陷。其中加入保護渣的鋼錠表面質量最差。
2 鍛造
將鋼錠在煤氣爐內加熱至約1000℃，保溫0.5h，用450kg鍛錘鍛成60mm60mm1000mm樣坯。
3 試樣的製備
在5種樣坯的頭、中、尾分別取20mm厚的低倍試樣，經熱酸浸蝕20~30min後吹乾，觀察其表面和內部缺陷情況。在缺陷處取金相試樣，進行夾雜物的金相和能譜分析，並與參照物對照 。
試驗結果
1 低倍檢驗
由低倍檢驗結果看出，加入保護渣的鍛造坯和空白錠的鍛造坯的內部質量較好;加入耐火材料、爐渣和模內殘留物的鍛造坯內部有少量的夾雜，還有少量中心疏鬆，但未發現大顆粒的外來夾雜物;5個錠坯表面均有不同程度的裂紋和皮下夾雜，尤以加耐火材料的為重，表面有大顆粒的夾雜=加爐渣的表面質量相對較好，只有少量較短的，最長約為5mm細裂紋。
2 金相及掃描電鏡檢驗
在皮下夾雜物和微裂紋處進行金相試樣觀察和能譜分析。以判斷其缺陷特徵及不同加入物試樣之間的夾雜物差別，並用掃描電鏡分析其夾雜物組成。
3 加入物的能譜分析
對4種加入物的能譜分析結果可以看出，保護渣的能譜圖的特徵是有Na峰。而耐火材料和爐渣均無此峰。耐火材料能譜圖的特徵是Al、Si峰較高。這與化學分析結果是一致的；爐渣的特點是Ca峰較高。此外還有明顯的Al、Si峰。說明加入爐渣後，夾雜物中除含有爐渣成分外，還可能有包襯耐火材料或上爐加入耐火材料殘留物的帶入。而模內殘留物則有明顯的Al、Si、Ca峰 。
結果分析
4種加入物所產生的夾雜物金相分析均為矽酸鹽或矽鋁酸鹽，沒有明顯差別。但通過探針分析，可以看出它們之間的差別。並基本保留了加入物的原始成分特徵。通過金相觀察及能譜分析結果可以看出(儘管投入的夾雜物不同。但在皮下夾雜和裂紋處的夾雜物中所含的主要成分是耐火材料。其次是爐渣和保護渣。造成這種耐火材料夾雜物的主要原因是鋼包包襯中的耐火材料及中注管中的耐火磚受到侵蝕和沖刷後剝落下來。隨著鋼水的流動而捲入鋼中，最終留在鋼錠或鋼坯的表面和皮下，形成皮下夾雜或結疤缺陷。
鋼錠或鋼坯經過多道次的軋制後，鋼產品的表面則易形成深淺不一的裂紋，爐渣的帶入則因在出鋼過程中扒渣和擋渣不淨。隨著鋼水流入鋼包內，若出鋼鎮靜的時間不充分，爐渣和鋼渣不能及時上浮，在澆注過程中很可能會留在鋼錠的表面和皮下造成裂紋缺陷。保護渣則是因鋼錠內模壁的坑凹不平而貼上在鋼錠表面造成這種缺陷。
為了減少這種耐火材料夾雜物。首先在前期準備工作中要選用質量較好的耐火材料，鋼包在使用前必須經過烘烤。以防止包襯耐火材料因急冷急熱而剝落掉塊捲入鋼中。必須用氣體吹掃淌道和錠模內#以保證中注管和錠模的乾淨。鋼錠模內壁要修整平滑，在冶煉和澆注過程中#應將出鋼溫度控制在上限。尤其在冬天，以保證出鋼後的鋼水有充足的鎮靜時間和吹氬時間及流量#使鋼中的夾雜物上浮到鋼水表面。
總結
對於不同的夾雜物#通過低倍檢驗及金相觀察只能觀察到夾雜物均為矽酸鹽或矽鋁酸鹽，看不出它們之間的明顯區別，但通過掃描電鏡對元素進行分析可觀察到夾雜物具有的各自的特徵。通過對這些外來夾雜物特徵的分析可知#在鋼錠或鋼坯表面和皮下產生夾雜(裂紋和結疤的夾雜物的主要成分是耐火材料，其次是爐渣和保護渣。由此判斷出是由於哪些生產操作不正確造成的缺陷。可以及時改進操作，減少和防止皮下夾雜物的形成，從而減少和防止表面裂紋的形成 。
