随着机械加工业的发展,切削加工高速、精密、自动化程度不断提高,对钢材的可切削性能提出了更高的要求。含硫钢因其良好的可切削性能,已得到广泛使用。国内含硫钢生产厂家主要集中在一些特钢企业,且工艺技术尚不完善,只有少数企业能够做到稳定生产。含硫钢的可浇注性差是目前实际生产中的难题。特别是中硫钢在浇铸过程中中间包水口堵塞现象比较严重,而此问题与钢中夹杂物有关。因此,研究不同合金化工艺条件下含硫钢夹杂物的变化过程,对制定合理的合金化工艺和解决水口结瘤具有重要的现实意义。课题针对含硫钢中夹杂物种类和生成条件进行了热力学研究,并在实验室条件下,利用MoSi2电阻炉开展了Al、Ca、Mg、S合金化工艺对夹杂物影响的模拟实验,利用光学显微镜和扫描电镜研究了不同合金化工艺对钢中非金属夹杂物的形貌、成分、大小等的影响规律,同时考察了合金化工艺对硫收得率的影响。在此基础上,开展工业试验,应用效果良好。通过上述研究,得到的主要结论如下：(1)工业现场水口结瘤样及中间包钢样分析结果表明,造成水口结瘤主要原因是钢中的A1203和CaS夹杂物。(2)热力学计算结果表明,对于含硫钢,当钢中w(A1)=0.02%时,钢中溶解氧达到8×10-6；提高温度在一定程度上可以抑制高含硫钢中CaS生成。钙处理时,变性A1203夹杂物为液态C12A7夹杂物需要加入较高的钙量。钢中w(A1)=0.02%时,硫质量分数控制在w(S)=0.016%以下有利于将A1203夹杂物变性成为液态C12A7夹杂物。钢中w(A1)=0.02%时,只要有微量的镁存在,钢中便可生成MgO-Al2O3,用镁来对含硫钢中夹杂物进行变性处理是可行的。(3)合金化工艺实验研究表明,先变性后喂硫工艺,硫的收得率高,其中镁处理工艺硫的收得率最高。先加钙后喂硫工艺生成的夹杂物主要为Al2O3-CaO和Al2O3-CaO-CaS, CaS主要以复合夹杂物的形成存在,没有发现CaS和A1203夹杂物。采用先镁处理后喂硫工艺终点钢样夹杂物以MgO-Al2O3和MgO为主,夹杂物尺寸细小,对A1203的变性效果很好且没有生成造成水口结瘤的夹杂物。(4)工业试验结果表明,采用增加喂钙量和延长喂钙与喂硫时间间隔等改进措施,有效地改善水口结瘤问题,连浇炉数从原来的4炉提高到目前的7炉。