氧化铝夹杂冲压用热轧钢板（（Steel for pressing hot rolled ductility，SPHD）作为典型的冲压用钢，具有优异的成形性能，已成为家用电器制造领域的重要材料。其中，微波炉外壳和洗衣机箱体是SPHD钢典型的终端产品。为避免冷轧产品在后续冲压过程中出现开裂缺陷，SPHD钢必须具备极高的钢水纯净度和极低的夹杂物含量。

针对低碳深冲钢因夹杂物诱发的冲压开裂问题，沈平等[1]通过对连铸坯与冷轧板进行分区取样及微观组织表征，结合扫描电镜和能谱分析技术，确定以氧化铝为主的复合夹杂物是导致冷轧卷板冲压过程中应力集中并引发开裂的关键因素。SPHD钢中的夹杂物主要来源于铝脱氧过程中生成的高熔点氧化铝夹杂物体系[2]。钢坯中夹杂物的含量与热力学和动力学条件密切相关，但实际生产数据[3]表明，钢水洁净度受脱氧过程夹杂物生成数量、顶渣吸附夹杂物的速度及数量等因素影响，因此，如何降低钢液中剩余氧含量，进一步降低脱氧铝粒消耗量，从而减少钢中氧化铝夹杂物含量，是控制冲压用钢SPHD板坯产生白点缺陷的关键因素。

针对SPHD钢中氧化铝夹杂物的控制难题，研究者通过热力学计算和实验分析，深入研究了氧化铝夹杂物的生成条件、形核机制及长大过程。为降低钢中氧化铝夹杂物生成，通过优化脱氧工艺控制钢液中的氧含量，并投入复合脱氧剂，保障精炼过程中优化氩气搅拌强度和真空度，促进夹杂物上浮。

刘彭等[4]采用优化转炉脱氧工艺、提高转炉终点温度、减少钢包精炼炉（Ladle Refining Furnace，LF）处理过程钢水中铝的氧化、控制精炼炉钢包渣成分等措施减少夹杂物生成。李亚飞[5]通过钢包顶渣改质工艺优化，发现“Ar-RH-中包”工艺过程中夹杂物数量和尺寸呈逐渐下降的趋势。针对国内某钢厂冲压用钢SPHD炼钢生产过程中板坯出现的白点缺陷，本研究采用扫描电子显微镜和能量色散X-射线光谱进行分析，确认此缺陷为颗粒状氧化铝类夹杂。进一步开展顶渣改质、RH碳粉预脱氧、RH循环流量优化工艺试验，减少板坯中20~50μm氧化铝夹杂物数量，完全满足家用电器行业对钢材纯净度的高要求，同时，建立了冲压用钢钢水洁净度控制的标准化工艺方案。

采用单喷颗粒镁脱硫工艺对铁水进行预处理，确保入转炉铁水中硫含量≤0.003%，满足高品质冲压用钢冶炼要求。装料制度为：以5~10 t自产连铸中包铸余钢及10~15 t外购废钢作为基础料，兑入140 t高炉铁水后实施吹炼。

造渣料由石灰、轻烧镁球、轻烧白云石和烧结矿组成，将炉渣碱度控制在3.0~3.5范围内，实现磷脱除率≥90%、终点硫含量≤0.008%的冶金效果。转炉炉役中后期，炉龄超过500 0炉时，为保障炉衬安全及冶炼过程稳定性，底吹供气系统将按工艺要求逐步关闭，减少炉底侵蚀，延长炉体使用寿命，此时碳氧积（（[C]×[O]）维持在0.002 5%~0.003 0%（质量比）范围内。为保证脱磷效果，转炉吹炼终点钢水中氧的质量分数超过0.07%的比例达到30%，造成钢水严重过氧化。在出钢过程中，加入200 kg石灰进行顶渣改质。出钢结束后，钢包由天车吊运至RH真空精炼工位，进行真空循环脱气处理。RH精炼采用轻处理模式，真空度恒定控制为3 500~5 500 Pa，循环氩气流量恒定控制为80 m3/h，真空处理周期为25 min，钢液脱氧合金化后净循环5 min。

连铸采用全程保护浇铸技术，通过长水口、氩气密封及浸入式水口等综合措施，有效隔绝钢液与空气，防止钢液二次氧化[6]。浇次第2炉板坯低倍检验结果显示，距内弧约50~60 mm处存在白点缺陷。板坯白点缺陷宏观照片图1所示。截取缺陷试样，采用扫描电子显微镜分析，白点缺陷的典型电镜形貌如图2所示，

在缺陷区域可观察到明显的凹坑形貌，其表面及边缘区域弥散分布着不规则颗粒状夹杂物，尺寸分布范围为1~50μm。选取5个典型微区，采用能谱仪对微区进行成分分析，能谱检测结果见表2。

陈利等[7]的研究表明，通过调控转炉出钢石灰和石英砂配比，将顶渣中FeO含量控制为4%~8%，CaO含量控制为40%~48%，Al₂O₃含量控制为22%~35%[8]，在此条件下，顶渣对夹杂物的吸附效果良好。工艺优化前后，顶渣样品的成分分析结果见表3。

基于上述研究结果，某钢厂通过精细调控渣系成分，得到了具有高吸附性能的顶渣，实现对钢液中非金属夹杂物的高效捕获与去除。工艺优化前后，顶渣样品如图4所示。

工艺优化后，顶渣样中的总铁含量由12%~14%显著降至6%~10%，证实渣系氧化性已控制在目标范围（（4%~8%）；同时，CaO含量由30%~37%增至40%~46%，Al2O3含量由20%~26%增至26%~35%，CaO/Al2O3比值从0.9~1.4提高至1.3~1.8，进一步优化了渣的冶金性能，增强了顶渣对夹杂物的吸附能力。试验结果表明，通过在转炉出钢过程中加入300 kg石灰、200 kg电熔精炼渣、50 kg铝矾土进行顶渣改质，可以形成具有高吸附能力的顶渣体系。

2.2 RH碳粉预脱氧技术

郭建龙[9]通过热力学理论计算证实，在真空条件下，碳粉脱氧反应具有充分的热力学可行性。碳粉脱氧的主要反应产物为CO和CO₂气体，在RH精炼的真空环境中，这些气态产物能够迅速地从钢液中逸出并通过真空系统排出，从而显著降低钢液中的氧活度，实现高效、清洁地无污染脱氧[10]。此外，与传统的铝粒脱氧剂相比，碳粉作为一种低成本脱氧剂，既可大幅降低脱氧工艺的经济成本，又可有效减少因铝粒脱氧生成的氧化铝夹杂物[11]对钢液洁净度的不利影响[12]。通过合金加料系统精准地将碳粉注入真空室内。工艺优化前后，碳粉加入量、脱碳结束后氧含量、铝粒消耗量等数据如表4所列。

分别在第1～6炉次的第2块板坯上取样，在距内弧50 mm处的相同位置截取试样（（30 mm×30 mm×20 mm），采用金相显微镜对其中1个含有典型夹杂物的板坯试样进行拍摄，拍摄1个视场，视场尺寸为2 061μm×1 158μm，结果见图5（（a）。

统计各视场内夹杂物的总数及占比情况，对板坯夹杂物情况进行综合分析。典型夹杂物的电镜照片如图5（b）所示，具体数据如表5所列。优化后，样品中的夹杂物总数显著减少，且所有夹杂物尺寸均分布在1~20μm范围内，20~50μm的夹杂物完全消失。通过顶渣改质、RH碳粉预脱氧、RH循环流量优化等工艺改进措施，成功实现了对Al₂O₃类夹杂物的尺寸与数量控制，为冲压用钢SPHD钢水洁净度提升提供了保障。