小型鑄鋼件夾雜物金屬液熱加工金相顯微鏡
卷入的夾雜物
以前把從外源引入的大部分夾雜物稱為“外來夾雜物”，
這個名稱不僅不雅，也無助于很好地描述夾雜物的來源和形成方式
�！熬砣搿辈耪嬲磉_了合并機制�！熬砣搿边@個單詞才真正引起
了大家對事實的注意，夾雜物通過金屬液表面并被包裹在表面氧化
膜內。根據氧化膜的干硬程度或黏性大小和氧化膜包裹的反應速率
與卷入顆粒的反應速率，這些包裹的碎片隨后可能成為裂紋或氣孔
的萌生源。在卷入過程中，也有可能將金屬帶入，因此會出現中間
有金屬顆粒的卷入夾雜物。碳鋼和低合金鋼中宏觀夾雜物類型的分
布。結果讓人非常吃驚，他發現再氧化缺陷(--次氧化)占所有夾雜
物的82％。這些都是我們熟悉的雙層膜，這種膜是在鋼水從熔煉爐
進入鋼包、鋼包經過澆注系統進入鑄型時由表面湍流造成的。另外
，他還發現有14％的宏觀夾雜物是造型材料，我們深知造型材料進
入金屬液也發生在卷入過程中，這樣就有96％的夾雜物是澆注過程
中卷入的。
只有約4%的宏觀夾雜來源于外部，包括熔渣的帶入、耐火
材料顆粒和脫氧產物。
這個清晰的結果突出了鋼水離開熔煉爐和鋼包后與外部環
境反應的重要性。澆注過程及鋼水通過澆注系統進入砂型的途徑，
為爐中添加的脫氧元素提供了反應機會，而脫氧劑旨在減少鋼水中
氧含量。未反應的殘留脫氧劑還會繼續和空氣及鑄型中的氣體反應
。這些觀察確認了，由于表面湍流，在澆注過程或澆道中的脫氧劑
與氣體的反應具有壓倒性的影響，這些反應缺陷足以毀掉鑄件。
對于小型鑄鋼件，好的澆注系統通常不是問題。對于大型
鑄鋼件，就另當別論了，因為金屬液必須經受很高的流速，這種現
象部分是由于采用底漏鋼包造成的，部分是采用又垂直又高的澆道
造成的。
以前使用相當差的澆注系統，普遍認為鋼水會高速沖擊鑄
型壁耐火材料。并不明智的解決辦法是澆注系統中普遍使用預制成
型的耐火材料直管和彎管。這種標準形狀的直管和彎管的連接，意
味著不能很容易地獲得很好的帶有錐度(漸縮)的直澆道，導致很多
氣體進入澆道金屬液中。橫澆道中混亂的表面湍流，還有型腔金屬
液中上升氣泡的破裂而產生的泡沫和金屬液飛濺，表明二次氧化產
物問題是一個自發產生的后果。
一般的鑄鋼車間經常會出現這樣的情況，修補鑄件的焊接
工人要多于鑄造工人，這種令人遺憾的情形是由于澆注過程中出現
的表面湍流造成的。即便如此，應該承認這樣的結論很容易得到，
但很難對它有所作為。因為還不太容易為鋼件鑄造提供一個很好的
充型系統。這個困難已經在第二卷中提到，在那里還推薦了較好的
充型系統，澆注系統前端采用砂型澆口杯(一個合理的澆口杯和帶
錐度的直澆道組合很少會遭到鋼水的破壞)，其他部分采用可接受
和便利的陶瓷管。下面，我們將討論一下目前不合理澆注系統帶來
的問題。
