钢中夹杂物的类型及控制技术发展
第二篇洁净钢发展及钢中夹杂物控制
Institute of Ferrous Metallurgy
脱氧产物总结
• 单个脱氧产物的直径一般小于10μm，由于尺寸较小，除非最终产品要求极高， 一般不会危害钢材的使用性能； • 若脱氧产物与炉渣、耐材反应形成大颗粒夹杂，则会对钢材性能产生严重影响。
表 不同钢中发现的典型脱氧产物 钢种 Al镇静钢 Si镇静钢 Ca处理镇静钢 Al镇静钢，有残余Mg 钛处理镇静钢 脱氧产物类型 Al2O3 SiO2 、MnO-SiO2 CaO-Al2O3 MgAl2O4 Al2O3、 TiOx、 TiN 备注 脱氧后在钢液中形成，固态 脱氧或凝固过程中形成，固态或液态夹杂物 与氧化铝反应形成，固态或液态 与氧化铝反应形成，固态 TiOx形成于二次氧化过程， TiN形成于凝固 过程，均为固态夹杂物
2.3 钢种对夹杂物特征的要求
钢种 IF钢 汽车深冲钢板 易拉罐钢 压力容器钢 抗HIC钢（油气管） 管线钢 滚珠轴承 帘线钢 重轨钢 最高纯净度，×10-6 [C]≤30, [N] ≤40, T.O ≤40 [C]≤10, [N] ≤50 [C]≤10, [N] ≤30 [C]≤30, [N] ≤30, T.O ≤20 [P] ≤70 [P]≤50, [S] ≤10 [S]≤30, [N] ≤35, T.O ≤30 T.O ≤10 [H]≤30, [N] ≤40, T.O ≤15 [H]≤2, [N] ≤40, T.O ≤20 最小夹杂物尺寸，μm
图 FeO-MnO-SiO2 三元相图
Institute of Ferrous Metallurgy
钢中夹杂物来源Ⅰ---脱氧产物
• Si+Mn+Al脱氧
• 脱氧产物：
MnO·SiO2
℃ 1150
304不锈钢中夹杂物的控制
304不锈钢中夹杂物的控制304不锈钢是一种广泛应用的奥氏体不锈钢，具有优良的耐腐蚀性和高温强度。
然而，夹杂物的存在可能会对其组织和性能产生不利影响。
因此，控制304不锈钢中的夹杂物对于保证其质量和性能具有重要意义。
本文将介绍夹杂物控制的重要性、夹杂物的来源和分类，以及夹杂物控制的措施和效果。
夹杂物是指存在于金属内部或表面的非金属杂质。
在304不锈钢中，夹杂物可能会破坏材料的连续性，导致应力集中，降低材料的耐腐蚀性和力学性能。
夹杂物对304不锈钢组织和性能的影响主要表现在以下几个方面：降低材料的耐腐蚀性：夹杂物能够破坏不锈钢表面的氧化膜，加速局部腐蚀，降低材料的耐腐蚀性。
降低材料的力学性能：夹杂物会破坏材料的连续性，导致应力集中，降低材料的强度和韧性。
影响材料的加工性能：夹杂物可能引起材料加工过程中的缺陷，如裂纹、折叠等，影响加工质量和精度。
夹杂物主要分为有意夹杂物和无意夹杂物。
有意夹杂物是人为添加的，如为了改善材料的某些性能而特意加入的合金元素。
无意夹杂物是在冶炼、加工过程中引入的，如炉渣、耐火材料、以及与炉气、熔剂、燃料等反应生成的产物。
为了控制304不锈钢中的夹杂物，可以采取以下措施：增加夹杂物球化处理：通过适当的热处理，使夹杂物呈球形颗粒分布，降低其对材料性能的不利影响。
控制原材料及熔炼过程：选用低杂质含量的原材料，严格控制熔炼工艺，避免过度氧化和污染。
精炼和净化处理：采用精炼技术，如电渣重熔、真空熔炼等，去除熔体中的夹杂物；同时，进行净化处理，如加入稀土元素细化晶粒，提高材料的纯净度。
合理安排工艺流程：在加工过程中合理安排工艺流程，避免过度变形和加热，以减少夹杂物的引入。
采取上述控制措施后，可以显著降低304不锈钢中的夹杂物数量和尺寸，改善材料的组织和性能。
具体效果如下：夹杂物形态：通过控制措施，可以使夹杂物呈球形或不规则形态分布，降低其对材料性能的不利影响。
夹杂物分布：采取控制措施后，夹杂物分布更加均匀，避免了局部浓度过高现象，降低材料脆性。
IF钢中成分及夹杂物的过程控制研究
IF钢中成分及夹杂物的过程控制研究一、本文概述随着现代工业的发展，钢铁材料作为国民经济的重要支柱，其质量和性能的提升对于满足社会生产的需求至关重要。
IF钢（Interstitial Free Steel，无间隙原子钢）作为一种优质的低碳钢，以其高强度、高韧性、良好的焊接性和成形性等特点，在汽车、石油、化工、建筑等领域得到了广泛应用。
然而，IF钢的生产过程中，钢中成分的控制以及夹杂物的控制对于其最终性能的影响至关重要。
因此，本文旨在深入研究IF钢中成分及夹杂物的过程控制，为提高IF钢的质量和性能提供理论支持和实践指导。
本文将首先介绍IF钢的基本特性和应用领域，阐述研究IF钢中成分及夹杂物过程控制的必要性。
接着，将重点分析IF钢生产过程中成分控制的关键因素，包括碳、氮、氧等主要元素的含量控制，以及合金元素的添加和调整。
还将探讨夹杂物对IF钢性能的影响及其形成机制，提出有效的夹杂物控制策略。
在此基础上，本文将总结国内外在IF钢成分及夹杂物过程控制方面的研究成果和进展，以期为我国IF钢生产技术的进步提供借鉴和参考。
通过本文的研究，期望能够为IF钢的生产过程优化提供理论依据，为提升我国钢铁工业的整体竞争力做出贡献。
二、IF钢的成分控制IF钢（Interstitial-Free Steel）作为一种高级别的深冲用钢，其成分控制对于最终产品的质量和性能具有至关重要的影响。
成分控制不仅关乎钢的强度、韧性、耐腐蚀性，还直接影响到其深冲加工性能和表面质量。
因此，对IF钢的成分进行精确控制是提升产品质量、满足市场需求的关键。
在IF钢的生产过程中，碳（C）、氮（N）和硫（S）等元素是需要特别关注的。
碳元素是影响IF钢性能的主要因素之一，通过降低钢中的碳含量，可以有效提高钢的深冲性能和焊接性能。
氮元素同样对钢的强度、韧性和焊接性有显著影响，因此需要通过精确控制冶炼和精炼过程来降低钢中的氮含量。
硫元素虽然在一定程度上可以提高钢的切削加工性能，但过高的硫含量会导致钢的韧性降低，因此也需要对其进行严格控制。
钢中夹杂物控制
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IF钢中成分及夹杂物的过程控制研究共3篇
IF钢中成分及夹杂物的过程控制研究共3篇IF钢中成分及夹杂物的过程控制研究1IF钢中成分及夹杂物的过程控制研究随着现代工业的不断发展，对于钢材的品质要求也越来越高。
IF钢作为一种特殊优质钢种，其在汽车、家电、建筑等领域广泛应用。
然而，IF钢中夹杂物会影响钢材的力学性能、表面和内部质量，对其材料性能和应用价值产生极大影响。
因此，如何控制IF钢中的成分和夹杂物，是IF钢制造过程中需要解决的关键问题。
IF钢是一种采用低碳、低硫、低磷的残余奥氏体钢种。
在IF钢的制造过程中，控制钢水中的成分含量是非常重要的。
其中，C、S、P元素含量对于钢材的机械性能有着重要的影响。
C元素的含量要保证适当，通常控制在0.04%-0.08%范围内，过高或过低都会使得机械性能发生损伤。
S元素含量应控制在0.005%-0.010%范围内，过高会促使烧坏电极，导致钢中夹杂物增加。
P元素含量控制在0.002%-0.005%范围内，为了降低钢中的气体夹杂物，通常采用钙处理剂进行熔炼。
除了需要控制IF钢中的成分含量，还需要控制钢中的夹杂物。
夹杂物是影响钢材力学性能的主要因素之一。
铜、锰、磷、铝等元素是最常见的夹杂物，它们的形态主要分为气体夹杂物、夹杂物、硅线夹杂物。
其中，气体夹杂物是采用真空熔炼来达到控制的。
夹杂物控制主要采用铝剂、钝化剂来控制，将夹杂物和夹杂物粒子分散固溶。
夹杂物控制涉及到工艺流程中的温度、时间、气氛等多个因素。
其中，温度是控制夹杂物形成和发展的最主要因素。
在熔炼过程中，温度不稳定会导致夹杂物粗化、合并，影响到产品的质量。
时间是影响夹杂物生成的另一个因素。
时间越长，夹杂物的净化越好，但同时也会增加钢材的消耗和制造成本，因此需要在时间与效果之间做出平衡。
气氛对于夹杂物的控制也是至关重要的。
在IF钢制造过程中，要求钢水在加工过程中不氧化，因此需要高纯氧化铝和氮气配制的高保护因素。
总而言之，IF钢中成分及夹杂物的过程控制是IF钢提高品质的关键。
钢中非金属夹杂对质量的影响及控制措施
1) 液体钢的脱氧产物; 2) 钢液从浇注温度冷却到凝固温度过程中，由
于温度的降低使溶液中溶质的溶解度降低，
即钢水温度的变化使反应平衡移动，重新析 出脱氧产物;
3) 钢液冷凝时发生溶质树枝形偏析所析出的脱 氧产物;
4) 固相线温度以下钢继续冷却或者由于相变的
缘故，引起的夹杂物重新析出。
1.2
1.5
按化学成分分类
FeS、MnS
A类夹杂：硫化物
B类夹杂: 氧化铝、氧化铁 Al2O3+FeO C类夹杂：硅酸盐、氮化物 2MnO.SiO2 TiN、BN、NbN等 D类夹杂：球状氧化物类 小型氧化物 FeO、MnO、TiO2等
Ds类夹杂：单个大型球状氧化物类
1.6
钢中夹杂物的形貌
25
2.2夹杂物的检测
1.钢材出厂检验：
• • • ASTM标准（A、B、C、D、Ds类夹杂物）； 用户标准（SKF、米其林、贝卡尔特等）； 分析检验手段：光学显微镜。
2.科学研究：
• • 光学显微镜； 扫描电镜（+EDS）；
•
• •
投射电镜（+EPMA、EDS）；
图像分析； PDA（Pulse Distribution Analysis）。
炼钢钢坯
氧化铝+硫化钙
氧化铝
15102486N
氧化铁 视场50X
硫化钙
氧化铝
轧钢钢板
氮化物
2、非金属夹杂物对性能影响
使用性能的影响： 1、疲劳性能↓ 2、冲击韧性↓ 塑性↓ 3、耐腐蚀性↓
对工艺性能的影响： 1 、对锻造和冷加工、淬火加热和焊接过程 易开裂。 2 、轧制后表面质量以及磨削后零件表面粗 糙度降低。
钢中非金属夹杂物检测技术
●
沿铸坯厚度方向取试样，在金相显微镜Ｆ观察统计夹杂物分布如图２（ｂ）所示。由图２（ｂ）知，金相法得到与硫印 法相似的结果。 那么在铸坯厚度１／４左右夹杂物是由什么组成的呢？用金相法观察夹杂物，探针分析结果与浸入式水口内堵塞 物成分十分相似，见表４。由此可知，铸坯中大颗粒夹杂物是来源于浸入式水口堵塞物。这种以Ａ１２０３为主的夹杂物 是造成冷轧薄板表面缺陷的主要原因。
●
试样大，电解时间长。为了捕捉更多的大型夹杂物，试样尺寸大（中５０’６０Ｘ １２０’１５０ｍｍ），样重３’５ｋｇ，电 解时间１５’２０天。
・
使用物理方法分离碳化物。用淘洗法把碳化物淘洗掉，而夹杂物和铁的氧化物保留下来，用还原磁选把 夹杂物分离出来。
●
夹杂粒径分级和组成分析。 不足之处是不能完全保留云雾状的Ａ１２０３夹杂。
・
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●
下面把常用的几种方法简介如下：
３．１钢中非金属夹杂物评级法
有国家标准评级图，用于轧材或铸坯中夹杂物评级。评级图片是在１００倍纵向抛光面上面积为０．５咖２视场。根 据夹杂物形态和分布，标准图谱分为Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ和Ｄｓ五大类。 Ａ类（硫化物夹杂）：延性好，长／宽比较大，夹杂物呈灰色； Ｂ类（氧化铝）：不变形，带棱角，呈黑色粒状，沿轧制方向排列； Ｃ类（硅酸盐）：延性好，长／宽比较大，夹杂物呈黑色或灰色； Ｄ类（球状氧化物）：不变形，带棱角，长／宽比较小（＜３），无规则分布，呈黑色或兰色。 Ｄｓ类（单颗粒球状）：夹杂物呈圆形或近似圆形，直径大于１３ ｌｌ 取样、制样和评级按规定标准（ＧＢ／Ｔ１０５６卜２００５）执行。
・
（２）分析流程 大样电解主要用于分析钢９＞５０ｕ ｎｌ大型氧化物夹杂。其分析流程主要包括电解、淘洗、还原和分离。分离出夹 杂物进行粒度分级、形貌照相和电子探针定量成分分析。大样电解分析流程如图５所示。 （３）大样电解设备 电解设备包括整流器（２５Ｖ，２０／Ｉ）、电解槽体、淘洗槽、还原磁选装置、体视显微镜、分级筛、称重天平和相机 等。 （４）大型夹杂物实例 下面介绍一下我们在某厂ＲＨ、中间包和连铸坯中大型夹杂物照片。图６为ＲＨ处理前后大颗粒夹杂物形貌相片。
钢中非金属夹杂物控制研究进展
Ｎ、 甚至ｃ ） 和痕 量 元素 （ 如： Ａｓ 、 Ｓ ｎ 、 Ｓ ｂ、 Ｓ ｅ 、 Ｃ ｕ 、 Ｐ ｂ 及Ｂ ｉ ） 含量 。 ３ ． 非 金属夹 杂 物控制 研 究进展 ３ １ 炼钢过 程对 夹杂物 控制 的研 究进展
钢包脱 氧工 艺主 要包括 脱氧剂 种类 、 数量 及 加入方 式等 。 使用硅 铝铁 和硅 钙 合金 作为 脱氧 剂和 使用 硅铝 钡作 为脱 氧剂 是 两种脱 氧 工艺 。 表１ 是两 种脱 氧方 式的对 比。 通过 实验 发现 ， 硅铝 铁和硅 钙合 金组合 脱氧 ， 效果 要 比硅 铝钡 合金好 ， 两者相 比， 前者 可以使 铸坯 中夹杂 物含 量减 少 １ ９ ％。 钢 包 吹氮可 以起到 两方 面的作用 ： 促进钢 水成分 均匀 化和脱 氧产 物上浮 。 钢包 吹氮 实现熔 池 内部强 制对 流 ， 有 利于脱 氧产 物聚 集长 大 ， 向金属 一熔 渣及 金属 一 炉衬 相界 面迁 移 ， 从 而提高 夹 杂物 的排 除速 度［ ４ １ 。 表 堤 钢包 吹氮对夹杂 物 的影响。 从表 中可 以看出 ， 钢包 吹氮对铸坯 中非 金 属夹 杂物数量 的影 响与 中间包 的材 质有关 ， 对镁质 中间包 ， 钢包 吹氮 后 ， 铸坯中 非 金属夹 杂物 数量减 少 ， 与不 吹氮相 比， 夹杂 物数量 减少４ １ ％。 而对 硅质 中 间包
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 等杂质在 降温和 凝 固时， 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 反应形成 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
钢中夹杂物的类型及控制技术发展要点
钢中夹杂物的类型及控制技术发展XX（河北联合大学冶金与能源学院，唐山，063009）摘要：综合论述了钢中非金属夹杂物的按化学成分、形态、粒度、来源的分类以及控制夹杂物含量时所采用的气体搅拌-钢包吹氩、中间包气幕挡墙、电磁净化-钢包电磁搅拌、中间包离心分离和结晶器电磁制动、过滤器技术、超声处理技术和渣洗技术，并针对钢中夹杂物的控制技术的优、缺点进行了简要的归纳。
随着氧化物冶金工艺纯净钢产品的开发,夹杂物去除技术的不断进步,非金属夹杂物的控制技术仍面临着新任务。
关键词：非金属夹杂物；夹杂物类型；控制技术Types and Progress on Technique for Removel of inclusions in steelXX(College of Metallurgy and Energy Hebei United University, Tangshan 063009) Abstract：The behavior of inclusions in molten steel includes physical processes such as nucleation, growth, polymerization and transmission. The removal of inclusions can be seen as the result of transmission, which involves inclusion growth, floating and separating. The key progress on technique for removal of inclusions in steel is gas stirring-ladle argon blowing, gas shielding weir and dam in tundish, electromagnetic cleaning-ladle electromagnetic stirring, tundish centrifugal separating and mold electromagnetic braking, slag washing, ultrasonic technique ,and filter technique.Key words：non-metallic inclusions Typesof inclusions, Technique for Removel of inclusions1引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、硅酸盐或氮化物。
钢夹杂物危害及应对措施.
钢夹杂物危害及应对措施一、前言钢铁业是几乎所有重工业的基础与支柱，在国民经济中的重要性不言而喻。
钢铁材料是人类社会最主要使用的结构材料，也是产量最大应用最广泛的功能材料，在经济发展中发挥着举足轻重的作用。
钢铁材料是人类社会的基础材料，是社会文明的标志。
从纪元年代前后，世界主要文明地区陆续进入铁器时代以后，钢铁材料在人类生产、生活、战争中起到了举足轻重的作用。
一直到今天，钢铁材料的这种作用不但没有减弱，而是在不断增强。
房屋建筑、交通运输、能源生产、机器制造等都是立足于钢铁材料的应用基础之上；钢铁材料是诸多工业领域中的必选材料，既是许多领域不可替代的结构材料，也是产量最大覆盖而极广的功能材料。
钢铁工业长期以来是世界各国国民经济的基础产业，在国民经济中具有重要的地位，钢铁工业发展水平如何历来是一个国家综合国力的重要指标。
洁净钢是一个相对概念，一般认为：洁净钢指钢中五大杂质元素(S 、P 、H 、N 、O) 含量较低,且对夹杂物(主要指氧化物和硫化物) 进行严格控制的钢种, 主要包括：钢中总氧含量低，夹杂物数量少、尺寸小、分布均匀，脆性夹杂物少及其合适的夹杂物形态。
钢的纯净化技术是生产高性能、高质量产品的基础，代表钢铁冶金企业的技术装备水平。
20 世纪80 年代以来，钢的洁净度不断提高。
日本2000年批量生产的洁净钢中，有害元素(P、S、N、O、H) 总量可达0.005 %，中国宝钢可达0.008 %,国内外钢厂生产洁净钢水平见表1 表1 国内外一些钢厂生产的洁净钢水平单位: ×10 - 6随着现代科技的进步和现代工业的发展对钢的质量要求越来越高，钢中夹杂物（主要是氧化物夹杂）严重影响钢材质量，随着洁净钢和纯净钢概念的提出，更是对钢中夹杂物的控制提出苛刻的要求。
钢中夹杂物能降低钢的塑性，韧性和疲劳寿命，使钢的加工性能变坏，对钢材表面光洁度和焊接性能有直接影响。
钢中的夹杂物对于钢材性能影响很大例如钢中夹杂物可导致汽车和电气产品用薄钢板的表面缺陷、DI罐用薄钢板裂纹、管线钢氢致裂纹、轮胎子午线加工过程断线、轴承钢疲劳性能恶化，同时钢中非金属夹杂物对于钢板抗撕裂性能和低温冲击韧性也有不利影响。
钢夹杂物危害及应对措施
钢夹杂物危害及应对措施钢夹杂物危害及应对措施⼀、前⾔钢铁业是⼏乎所有重⼯业的基础与⽀柱，在国民经济中的重要性不⾔⽽喻。
钢铁材料是⼈类社会最主要使⽤的结构材料，也是产量最⼤应⽤最⼴泛的功能材料，在经济发展中发挥着举⾜轻重的作⽤。
钢铁材料是⼈类社会的基础材料，是社会⽂明的标志。
从纪元年代前后，世界主要⽂明地区陆续进⼊铁器时代以后，钢铁材料在⼈类⽣产、⽣活、战争中起到了举⾜轻重的作⽤。
⼀直到今天，钢铁材料的这种作⽤不但没有减弱，⽽是在不断增强。
房屋建筑、交通运输、能源⽣产、机器制造等都是⽴⾜于钢铁材料的应⽤基础之上；钢铁材料是诸多⼯业领域中的必选材料，既是许多领域不可替代的结构材料，也是产量最⼤覆盖⽽极⼴的功能材料。
钢铁⼯业长期以来是世界各国国民经济的基础产业，在国民经济中具有重要的地位，钢铁⼯业发展⽔平如何历来是⼀个国家综合国⼒的重要指标。
洁净钢是⼀个相对概念，⼀般认为：洁净钢指钢中五⼤杂质元素(S 、P 、H 、N 、O) 含量较低,且对夹杂物(主要指氧化物和硫化物) 进⾏严格控制的钢种, 主要包括：钢中总氧含量低，夹杂物数量少、尺⼨⼩、分布均匀，脆性夹杂物少及其合适的夹杂物形态。
钢的纯净化技术是⽣产⾼性能、⾼质量产品的基础，代表钢铁冶⾦企业的技术装备⽔平。
20 世纪80 年代以来，钢的洁净度不断提⾼。
⽇本2000年批量⽣产的洁净钢中，有害元素(P、S、N、O、H) 总量可达0.005 %，中国宝钢可达0.008 %,国内外钢⼚⽣产洁净钢⽔平见表1 表1 国内外⼀些钢⼚⽣产的洁净钢⽔平单位: ×10 - 6随着现代科技的进步和现代⼯业的发展对钢的质量要求越来越⾼，钢中夹杂物（主要是氧化物夹杂）严重影响钢材质量，随着洁净钢和纯净钢概念的提出，更是对钢中夹杂物的控制提出苛刻的要求。
钢中夹杂物能降低钢的塑性，韧性和疲劳寿命，使钢的加⼯性能变坏，对钢材表⾯光洁度和焊接性能有直接影响。
钢中的夹杂物对于钢材性能影响很⼤例如钢中夹杂物可导致汽车和电⽓产品⽤薄钢板的表⾯缺陷、DI罐⽤薄钢板裂纹、管线钢氢致裂纹、轮胎⼦午线加⼯过程断线、轴承钢疲劳性能恶化，同时钢中⾮⾦属夹杂物对于钢板抗撕裂性能和低温冲击韧性也有不利影响。
非金属夹杂物分类及影响
钢中非金属夹杂物分类由于现代工程技术的发展对钢的强度、韧性、加工性能等要求日趋严格,所以对钢铁材质要求也越来越高。
非金属夹杂物作为独立相存在于钢中,破坏了钢基本的连续性,使钢组织的不均匀性增大。
因此钢中非金属夹杂物的存在,对钢的性能产生强烈影响。
根据非金属夹杂物的性质、形态、分布、尺寸及含量等因素的不同,对钢性能的影响也不同。
为了提高金属材料的质量,生产非金属夹杂物少的洁净钢,或控制非金属夹杂物性质和要求的形态,这是冶炼和铸锭过程中的一个艰巨任务。
而对于金相分析工作者来说,如何正确判断和鉴定非金属夹杂物,是十分重要的。
鉴别非金属夹杂物的工作首先是在金相显微镜下进行,利用明视场观察夹杂物的颜色、形态、大小和分布;在暗视场下观察夹杂物的固有色彩和透明度;在偏振光正交下观察夹杂物的各种光学性质,从而判断夹杂物的类型,根据夹杂物的分布情况及数量评定相应的级别,评判其对钢材性能的影响。
目前检验、研究钢中非金属夹杂物的方法很多。
有化学法、岩相法、金相法、电子探针、电子扫描法等等。
本文仅就用金相法检验钢中非金属夹杂物作一些介绍。
1钢中非金属夹杂物的来源分类1.1内生夹杂物它是金属在熔炼过程中,各种物理化学反应形成的夹杂物。
内生夹杂物一般来说分布比较均匀,颗粒也比较小。
1.2外来夹杂物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。
2钢中非金属夹杂物按化学成分分类2.1氧化物系夹杂简单氧化物有FeO、Fe2O3、MnO、SiO2、Al2O3、MgO、Cu2O等。
在铸钢中,当用硅铁或铝进行脱氧时,SiO2和Al2O3夹杂比较党见。
Al2O3在钢中常常以球形聚集呈葡萄状。
在铝、镁合金中,夹杂主要是Al2O3和MgO。
复杂氧化物,包括尖晶石类夹杂物和各种钙的铝酸盐等,钙的铝酸盐如图1所示。
钢中非金属夹杂物标准图谱及评定方法的发展动态.
钢中非金属夹杂物标准图谱及评定方法的发展动态栾燕(冶金部信息标准研究院北京100730)摘要阐述了评定钢中非金属夹杂物是研究金属结构与内在质量的一种重要方法,尤其是非金属夹杂物的显微评定方法。
介绍了最新修订的ISO4967 - 1998 及美国ASTME45 - 97 标准内容,并结合该标准对各项指标进行了对比分析。
关键词钢非金属夹杂物标准动态评定钢中非金属夹杂物是研究金属结构与内在质量的一种重要方法,尤其是非金属夹杂物的显微评定方法,更是各国冶金学者长期研究课题。
随着显微设备和电子金相技术的发展,用自动图像仪及软件评定钢中非金属夹杂物的方法已经愈来愈多地用于科学研究和生产检验。
美国金属材料协会(ASTM) 已经制定了2 个标准:ASTM E1122 和ASTM E1245 。
但是,应用光学显微镜测定钢中非金属夹杂物的标准图谱评级方法,无论是过去还是现在都在被最广泛采用。
最新修订发布的国际标准ISO4967 - 1998《用标准图谱评定钢中非金属夹杂物的显微方法》和美国ASTM E45 - 97《钢中非金属夹杂物含量测定方法》对标准图谱及评定方法都做了较大修改,较好地解决了用光学显微镜评定钢中非金属夹杂物含量存在的一系列问题,使标准图谱及评定方法日趋完善。
美国ASTM E45 标准的历史最早、内容最多、使用最广,在国际上也影响最大。
该标准于1942 年首次发布时,就将J K(Jernkontoret) 图作为它的图Ⅰ,后经1947 年、1963 年、1976 年、1981 年、1985 年、1987年、1989 年、1995 年和1997 年九次修订,使标准日趋完善。
ASTM E45 - 97 内容较全,包括宏观检验法和显微检验法。
宏观检验法有酸浸低倍检验、断口检验、塔形检验和磁粉检;显微检验法根据其具体检验方法不同又分为A 法、B 法、C 法、D 法和E 法。
该标准附有图Ⅰ- r 和图Ⅱ两套评级图,图Ⅰ- r 是原J K 图和修改的J K图合并后制作的;图Ⅱ是采用美国汽车工程师学会SAE J 422a 的标准图谱,主要用于渗碳轴承钢。
夹杂物的控制技术
半塑性夹杂物：各种复相的铝硅酸盐
夹杂物的分类
从金相学上夹杂物分为：
A 硫化物类：具有高延展性，有较宽范围形态比的单个灰色夹杂物， 一般边部呈圆角。 B 氧化铝类：大多没有变形，带角的，形态比小(一般＜3)黑色或 蓝色颗粒，沿轧制方向排成一行。 C 硅酸盐类：具有高延展性，有较宽范围形态比(一般≥3)的单个呈 黑色或深灰色夹杂，一般端部成 锐角。 D 球状氧化物类：不变形，带角或圆形，形态比小(一般＜3)黑色 或带蓝色，无规则分布。
夹杂物的控制方法
评价钢中夹杂物
全氧T[O]=[O]溶+[O]夹
转炉吹炼终点：[O]夹=>0
T[O]=[O]溶=700-900ppm [O]溶决定于：
1. 钢中的[C]
2. 渣中的(FeO) 3. 钢水温度
转炉终点钢中[C]与a [O]的关系
夹杂物的控制方法
钢包脱氧合金化+精炼后：
[O]溶=>0 T[O]=[O]夹
夹杂物的检测
检测方法：
1. 金相显微镜观测法
2. 图像扫描法 3. 电解法 4. 电子束熔炼法 5. 扫描电子显微镜法 6. 超声波法 7. X射线衍射法 8. 原位分析法 9. 原貌分析法
夹杂物的检测
夹杂物的检测-光学金相显微镜
通过金相显微镜（放大倍 数25-1000倍）肉眼观察经过 打磨抛光的钢样，通过观察 夹杂物的夹杂物的形状、光 学特征或化学法辅助，定性 的了解夹杂物的类型、数量、 尺寸、分布等。
夹杂物的检测-扫描电子显微镜
将电子束用电磁透镜聚焦照 射在试样表面，同时用电子束扫 描，在显像管上显示出式样发出 的信号，可清晰的观测到各种夹 杂物的主体像，了解其分布和形 态，用电子探针分析仪测定其组 成及含量，特别是鉴定夹杂物的 局部成分很有效。
钢中夹杂物控制原理
铝镇静钢（Al-K）:Al2O3
硅镇静钢（Si-K）：硅酸锰（MnO·SiO2）或MnO·SiO2·Al2O3
钙处理Al-K钢： 铝酸钙
钛处理Al-K钢：Al2O3，TiO2，TiN
镁处理Al-K钢： 铝酸镁
所有钢： MnS（凝固时形成，以氧化物夹杂形核）
铝镇静钢（用过剩Al脱氧[Al]s>0.01％）
a)用Si+Mn脱氧
如图4所示：
形成的脱氧产物有：
纯SiO2（固体）；
MnO·SiO2(液体)；
MnO·FeO(固溶体)。图4 FeO-MnO-SiO2三元相图
硅镇静钢
用Si＋Mn脱氧，形成的脱氧产物一般有纯SiO2（固体），MnO•SiO2（液体），MnO•FeO（固溶体）。
由以上分析可知，要降低钢中T[O],就是要减少钢中夹杂物，降低[O]夹，降低[O]夹其方法是：
1)去除脱氧产物
它决定于：
夹杂物形成；
夹杂物传输到钢/渣界面；
渣相吸附夹杂物。
方法：控制脱氧产物+炉外精炼＋搅拌
→（用硅＋锰脱氧）
硅－铝镇静钢（Si＋Mn＋少量Al脱氧）
在明视场下多呈暗灰色，少数不常见的氧化物也呈亮灰色。在暗视场下多位不透明，少数呈透明的。
C类夹杂物
有易变形和不易变形的两种。
易变形的硅酸盐夹杂及硫化物相似，沿加工方向延伸呈线段状，在明视场下呈暗灰色，在暗视场下透明。铁硅酸盐（2Fe•SiO2）、硅锰酸盐（2MnO•SiO2）、锰偏硅酸盐（MnO•SiO2）都属于易变形硅酸盐。
不易变形的硅酸盐夹杂物，以氧化物相似，沿加工方向呈颗粒状分布。铝硅酸盐（Al2O3•SiO2）、钙硅酸盐（CaO•SiO2）等属于不易变形硅酸盐。
钢中氧化物夹杂的来源及控制
钢中氧化物夹杂的来源及控制江苏科技大学冶金与材料学院摘要简述了钢中氧化物夹杂的种类、来源和控制方法，加铝脱氧工艺析出的一次脱氧产物的去除方法是解决问题的主要方法。
对于对氧含量要求高的钢种，加入变性剂使氧化物夹杂改性是必要手段。
关键词氧化物夹杂深脱氧吹氩变性剂随着科学技术的进步，各行各业对钢材性能和质量的要求越来越高。
纯净钢的市场需求不断增加，关于纯净钢生产技术的研究也越来越深入[1]。
其研究主要包括两方面内容：一是提高钢的纯净度，二是严格控制钢中非金属夹杂物的数量和形态。
而非金属夹杂物中，氧化物夹杂是最主要的部分，其分类如图1所示[2]。
简单氧化物有FeO, Fe2O3 , MnO, SiO2 , Al2O3 , MgO和Cu2 O 等。
在铸钢中, 当用硅铁或铝进行脱氧时, SiO2和Al2 O3夹杂比较常见。
A l2O3在钢中常常以球形聚集呈颗粒状成串分布。
复杂氧化物, 包括尖晶石类夹杂物和各种钙的铝酸盐等,以及钙的铝酸盐。
硅酸盐夹杂也属于复杂氧化物夹杂,有2FeO · SiO2 ( 铁硅酸盐) 、2MnO · SiO2 ( 锰硅酸盐) 和CaO · SiO2 ( 钙硅酸盐) 等。
这类夹杂物在钢的凝固过程中, 由于冷却速度较快, 某些液态的硅酸盐来不及结晶, 其全部或部分以玻璃态的形式保存于钢中[2]。
明确氧化物夹杂的来源并探讨其控制方法对于二次精炼以及纯净钢冶炼来说十分重要。
图1 氧化物夹杂的分类1 氧化物夹杂的危害钢中O与Ai、Si、Cr、Mn、Fe等元素反应，可形成Al2O3 、SiO2、Cr2O3、MnO、Fe2O3、FeO氧化物和FeO·Cr2O3等复杂氧化物夹杂。
钢中氧化物和硅酸盐的存在,破坏了钢基体的连续性并导致了应力集中，从而降低了钢的塑性、韧性和抗疲劳性能。
一方面增强钢的力学性能的方向性使横向性能恶化；另一方面使钢的切削加工性能下降, 而且很难抛光。
夹杂物控制讲座
为什么吹氩？
▪ 密封作用：
▪ 防止塞棒棒头、中间包水口 -滑板、滑板间渗入空气。
▪ 防止水口内壁粘接、堵塞：
▪ 在中间包水口或SEN壁上 形成一氩气薄膜，阻止夹杂 物与水口壁接触；
▪ 氩气吸附夹杂物，将其与水 口壁分离。
15
Ar气泡+Al2O3
16
1. 减少Al2O3簇群：
转炉炼钢终点控制([O]，FeO)； 转炉出钢防下渣； 提高RH精炼效率； 严格控制二次氧化等。
[C] 0.0014 0.0012 0.0020 0.0016 0.0016 0.0011
[Si] 0.0037 0.0027 0.005 0.003 0.0026 0.0018
[Mn] 0.13 0.13 0.22 0.12 0.11 0.12
[P] [S] [Als] [Ti] [N] T.O 0.007 0.006 0.027 0.07 0.0024 0.0011 0.005 0.005 0.022 0.07 0.0020 0.0013 0.008 0.005 0.021 0.07 0.0023 0.0010 0.005 0.007 0.035 0.07 0.0022 0.0013 0.004 0.007 0.031 0.07 0.0017 0.0010 0.005 0.006 0.026 0.07 0.0016 0.0013
32
拉速影响
33
高拉速铸坯试样夹杂物数量
拉速 夹杂物 20-50 50-100 100-200 200-300 300-400 >400 检测面积
m/min 类型 μm μm
μm
μm
μm μm
mm2
Al2O3 106
31
钢中夹杂物控制原理
钢中夹杂物控制原理钢中氧的存在形式T[O]=[O]溶+[O]夹（1）转炉吹炼终点：[O]夹=>0，T[O]→[O]溶＝200～1000ppm[O]溶决定于：l 钢中[C]，转炉吹炼终点钢中[C]与a[O] 关系如图l 渣中(FeO)；l 钢水温度。
1 顶底复吹转炉炉龄C–Fe的选择性氧化平衡点根据式[C] + [O] = {CO} (1) lg (Pco/ac* [%O])= 1149/T–2.002以及反应[Fe] + [O] = （FeO）(2) lg aFeo/[%O] = 6317/T – 2.739得到反应（FeO）+ [C] = [Fe] + {CO} (3) lg (Pco/ac* aFeo)= –5170/T+4.736 结论钢液中C-Fe的选择性氧化平衡点为[C]＝0.035％，也就是说终点[C] < 0.035％时，钢水的过氧化比较严重。
图1-1的统计数据也说明了这点。
同时由式(1)可以求出此时熔池中的平衡氧含量为740ppm。
理论分析1）终点[C]-[O]关系1) 当终点[C]<0.04%时钢水的终点氧含量较高2) 当终点[C]在0.02～0.04％范围时，有些炉次钢水氧波动在平衡曲线附近（区域Ⅰ）有些炉次钢水氧含量则远离平衡曲线（区域Ⅱ），说明在该区域钢水过氧化严重。
2）温度对氧含量的影响在终点[C] = 0.025~0.04%时，终点氧含量虽然较分散，但总的趋势是随着终点温度的升高，终点氧基本呈上升趋势。
1620℃～1680℃之间，氧含量总体水平较低，平均为702ppm ，该范围的炉次共占总炉次的30%左右；出钢温度大于1680℃时，终点钢水氧含量有明显的升高趋势，平均为972ppm ，占总炉次的70%左右。
3）终渣氧化性对终点氧的影响20040060080010001200140016001800160016201640166016801700172017401760终点温度（℃）终点氧含量（p p m ）终点[0]0200400600800100012001400160018001214161820222426炉渣中（FeO+MnO）的含量（%）终点氧含量（p p m ）终点[0]1416182022242600.020.040.060.080.10.12终点碳含量（%）渣中（F e O +M n O ）含量 %MnO+FeO渣中（FeO+MnO ）增加，终点[O]有增加趋势；终点[C]<0.04％，渣中（FeO+MnO ）增加且波动较大，说明此时吹氧脱碳是比较困难的，而铁则被大量氧化。
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钢中夹杂物的类型及控制技术发展XX（河北联合大学冶金与能源学院，唐山，063009）摘要：综合论述了钢中非金属夹杂物的按化学成分、形态、粒度、来源的分类以及控制夹杂物含量时所采用的气体搅拌-钢包吹氩、中间包气幕挡墙、电磁净化-钢包电磁搅拌、中间包离心分离和结晶器电磁制动、过滤器技术、超声处理技术和渣洗技术，并针对钢中夹杂物的控制技术的优、缺点进行了简要的归纳。
随着氧化物冶金工艺纯净钢产品的开发,夹杂物去除技术的不断进步,非金属夹杂物的控制技术仍面临着新任务。
关键词：非金属夹杂物；夹杂物类型；控制技术Types and Progress on Technique for Removel of inclusions in steelXX(College of Metallurgy and Energy Hebei United University, Tangshan 063009) Abstract：The behavior of inclusions in molten steel includes physical processes such as nucleation, growth, polymerization and transmission. The removal of inclusions can be seen as the result of transmission, which involves inclusion growth, floating and separating. The key progress on technique for removal of inclusions in steel is gas stirring-ladle argon blowing, gas shielding weir and dam in tundish, electromagnetic cleaning-ladle electromagnetic stirring, tundish centrifugal separating and mold electromagnetic braking, slag washing, ultrasonic technique ,and filter technique.Key words：non-metallic inclusions Typesof inclusions, Technique for Removel of inclusions1引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、硅酸盐或氮化物。
它们是钢在冶炼过程中加入脱氧剂而形成的氧化物、硅酸盐和钢在凝固过程中由于某些元素溶解度下降而形成的硫化物、氮化物 ,以及炉渣或耐火材料来不及排出而留在钢中。
它们常作为衡量钢质量的重要指标 ,其类含量对钢性能产生重大的影响,近年来 ,钢中夹杂物去除技术的研究工作主要集中在两个方面 :提高钢的清洁度 ;改变夹杂物的形态和分布。
随着钢铁工业的进一步发展,钢的材质设计和应用技术的开发给冶金工业带来了极大的挑战。
钢铁产品将按着钢液洁净度高、成分控制精度高和产品性能稳定性能高的方向发展,其中高纯净度钢的生产是21世纪钢铁企业面临的重大课题,它的解决与钢的冶炼过程密切相关,而本文将介绍夹杂物的分类以及相关的控制技术。
2钢中夹杂物的类型2.1钢中夹杂物按化学成分分类钢中非金属夹杂物按化学成分主要分为氧化物系夹杂、硫化物系夹杂、氮化物夹杂三大类[1]。
（1）氧化物系夹杂简单氧化物有FeO,Fe2O3,MnO,SiO2,Al2O3,MgO和Cu2O等。
在铸钢中，当用硅铁或铝进行脱氧时，夹杂比较常见。
在钢中常常以球形聚集呈颗粒状成串分布。
复杂氧化物，包括尖晶石类夹杂物和各种钙的铝酸盐等，以及钙的铝酸盐。
硅酸盐夹杂也属于复杂氧化物夹杂，这类夹杂物有铁硅酸盐、锰硅酸盐和钙硅盐等这类夹杂物在钢的凝固过程中，由于冷却速度较快，某些液态的硅酸盐来不及结晶，其全部或部分以玻璃太的形式保存于钢中。
（2）硫化物系夹杂硫化物系夹杂主要是FeS, MnS和CaS等。
由于低熔点的FeS易形成热脆，所以一般均要求钢中要含有一定量的锰，使硫与锰形成熔点较高的MnS而消除FeS的危害。
因此钢中硫化物夹杂主要是MnS。
铸态钢中硫化物夹杂的形态通常分为三类：①形态为球形，这种夹杂物通常出现在用硅铁脱氧不完全的钢中；②在光学显微镜下观察呈链状的极细的针状夹杂；③呈块状，外形不规则，在过量铝脱氧时出现。
（3）氮化物夹杂当钢中加入与氮亲和力较大的元素时形成A1N，TiN，ZrN和VN 等氮化物。
在出钢和浇铸过程中钢液与空气接触，氮化物的数量显著增加。
2.2 按夹杂物的塑性变形能力分类按夹杂物的塑性变形能力分脆性夹物、塑性夹杂物、球状不变性夹杂、半塑性夹杂物四类[1]。
（1）脆性夹物脆性夹物热加工时形状和尺寸都不变化，但可能沿加工方向成串排列或呈点链状，属于这类夹杂物的有Al2O3和Cr2O3。
（2）塑性夹杂物塑性夹杂物热变形时具有良好范性，沿变形方向延伸成条带状。
属于这类的有硫化物及含量较低（40%~60%）的铁锰硅酸盐。
（3）球状不变性夹杂球状不变性夹杂呈球状，热加工后保持球状不变，如SiO2及含SiO2较高（>70%）的硅酸盐。
（4）半塑性夹杂物半塑性夹杂物指各种复相的铝硅酸盐夹杂。
基体铝硅酸盐有塑性，热加工时将产生塑性变形，但是其中包含着的析出相如氧化铝等是脆性的，加工时仍保持原状或只是拉开距离。
2.3钢中夹杂物按来源分类钢中夹杂物可分为内生和外来夹杂物，内生夹杂物主要是脱氧和合金化元素与溶解在钢液中的氧以及硫、氮的反应产物所形成的夹杂物。
外来夹杂物是钢液与空气、耐火材料、炉渣及保护渣相互作用的产物以及机械卷入钢中的各种氧化物[1]。
3钢中夹杂物去除技术从钢液中分离夹杂物的主要途径包括两种：(1)被表面的渣层吸附；(2)被壁面耐火材料吸附。
3.1.1 钢包吹氩吹氩搅拌是钢包炉重要的精炼手段之一,底吹氩可以均匀钢液的成分和温度,最重要的功能是促进钢液中夹杂物的去除[2]。
钢包底吹氢去除夹杂物主要依靠气泡的浮选作用,即夹杂物与气泡碰撞并粘附在气泡壁上,然后随气泡上浮而被去除。
具体过程分如下几步[2.3]:①具有一定压力的氢气通过透气砖输送到钢液中,形成气泡,气泡在上浮的过程中又因浮力的作用,将钢水抽引并使之在气液区内产生由下向上的流动；②气泡到达顶部时转入水平方向并流向包壁,之后在包壁附近向下回流,再次在钢包中下部被抽引至气液区内,如此循环流动形成环流；③在环流过程中,夹杂物向气泡靠近并发生碰撞,并与气泡间形成钢液膜；④夹杂物在气泡表面滑移,形成动态三相接触使液膜排除和破裂⑤夹杂物和气泡团稳定化合并上浮。
底吹氩去除钢中夹杂物的效率主要取决于氩气泡和吹入钢液的气体量。
小直径的气泡捕获夹杂物颗粒的概率比大直径气泡高。
增加底吹透气砖的面积、选用小透气砖孔径 (即在有限的吹氢时间内成倍地增加吹入钢液的气泡数量)可以降低透气砖出口处氢气表观流速,从而减小透气砖出口处氢气泡的脱离尺寸并增加气泡捕获夹杂物的概率。
合适的精炼渣和钢包耐火材料可以大大促进钢包吹氢去夹杂的效果。
3.1.2 中间包气幕挡墙中间包“气幕”挡墙是通过垂直于沿包底流动的液流布置的排列成列的吹氩孔口，向中间包内吹氩，吹入的氩气泡在中间包内钢液中产生一道“气幕”[4]。
气幕挡墙代替中间包内的挡渣堰或挡渣坝均可以有效延长钢液的停留时间，促进夹杂物上浮去除，其中代替坝时，效果更显著 [5]，同时由于气幕挡墙本身对钢液的污染少因此该技术在生产洁净钢时有很大的应用潜力。
通过埋设于中间包底部的透气管或透气梁向钢液中吹入的气泡，与流经此处的钢液中的夹杂物颗粒相互碰撞聚合吸附，同时也增加了夹杂物的垂直向上运动，从而达到净化钢液的目的[6]。
德国NMSG公司的应用结果表明与不吹气相比，大尺寸夹杂物全部去除，小尺寸夹杂物的去除效率增加50~200m50％[7]，本溪钢厂中间包底吹氩试验证实：底吹氩形成的气幕挡墙对夹杂物去除效果明显，同不吹氩相比，铸坯中夹杂物数量下降50％，的夹杂物[8]。
而且未观察到30-50m3.2电磁技术3.2.1 电磁制动（EMBR）利用电磁制动技术控制结晶器内的流场，去除非金属夹杂物已经引起了国内外学者的重视并取得了初步的进展[9~14]：1) 电磁制动作用于浸入式水口可以减小钢液偏流；2) 电磁制动作用于结晶器中浸入式水口出口流股上可以减缓其速率，扩大非金属夹杂物的上浮区；3) 电磁制动作用于弯月面区域对钢液的运动起抑制作用，磁感应强度越大，这种趋势越强；拉速提高，电磁场对弯月面区域钢液运动的抑制作用更好。
3.2.2 电磁搅拌（EMS）交变电磁场可在液体金属中产生电磁驱动力，根据此原理开发的连铸电磁搅拌技术使钢液产生强制流动，使铸坯的高温区与低温区充分混合，加快过热度的导出，并折断树枝晶，增加结晶核心及等轴晶数量，从而改善凝固组织，加快钢中夹杂物的去除，提高铸坯质量，能够使显微夹杂和宏观夹杂都得到明显改善[15-17]。
按搅拌位置，电磁搅拌可分为结晶器电磁搅拌（M-EMS）、二冷区电磁搅拌（S-EMS）和凝固末端电磁搅拌（F-EMS）[18]。
3.2.3 电磁连铸（EMC）采用电磁连铸时作用于铸坯壳上的电磁力可使坯壳与结晶器钢板不接触从而降低铸坯壳与铜板之间的传热，即冷却降低,这样防止了振痕的产生也能防止夹杂物和气泡的富集,由于没有振痕且可以防止纵裂纹的产生[19]。
3.3 过滤器技术J．M．Stemper用A1203做成的过滤网和蜂窝状过滤器过滤不锈钢和低碳钢均取得了明显效果。
市桥弘行对氧化铝、氧化锆过滤器进行了研究认为：夹杂物的去除率与过滤器的材质、网眼直径、过滤器厚度及钢水流速有关。
梅泽一诚[20]发现：钢水流速在6cm／sec以上时，随着钢水流速的增加，阻挡效果和惯性冲击效果提高了夹杂物的去除效果。
美国SELEE钢铁公司[21]研制的过滤器应用于中间包上，可经受5～515 h的冲刷与侵蚀，连铸钢水达330t去除总氧效率为40％～80％。
国内董履仁、叶荣茂[22]对钢水过滤器进行的研究取得了较好的效果。
宝钢在多年生产经验的不断积累中，逐步开发了多柱面组合式中间包钢水过滤器，为了增加钢水回流，促进夹杂物与钢水的分离，防止夹杂物在过滤柱聚集后堵塞钢水通道，过滤柱的截面形式有五种形式。
这种过滤器一方面通过增加过滤器单位体积与钢水接触的比表面积，提高夹杂物与过滤体碰撞的机率，另一方面通过过滤柱的结构形式以及过滤柱的排列形式的优化，改善中间包钢水流经过滤器时的流动形态，促进夹杂物与钢水分离，从而净化钢水[23]。