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高速铁路在我国的国民经济发展建设中发挥着不可替代的作用。由于高铁的迅猛发展，必然需要更高品质的重轨钢，要求重轨钢具有优良的抗疲劳性能，从而增加重轨钢的服役年限，提高其使用寿命。因此，对重轨钢中含氧化铝类脆性夹杂物的控制提出了更高的要求。精炼渣会对钢中夹杂物产生显著的影响，国内外关于高碱度、高氧化铝精炼渣的使用已经得到广泛采用，但夹杂物的目标成分仍存在一定的差异性。
本课题在工业调研的基础上，采取金相显微镜、SEM-EDS能谱分析对重轨钢中夹杂物的类型及特征进行统计分析，在MoSi2炉上开展渣-钢精炼实验探索不同高氧化铝质量分数的精炼渣系对夹杂物的影响规律，从而进行工业化试验，以验证高氧化铝精炼渣系的可行性，并研究四元复合夹杂物CaO·Al2O3·SiO2·MgO(CASM)的演变机制。通过上述研究，得出主要结论如下:
(1)重轨钢中典型夹杂物主要包括CaO·Al2O3·SiO2、CaO·Al2O3·SiO2·MnS、CaO·Al2O3·SiO2·MgO、CaO·Al2O3·SiO2·MgO·MnS等类型;其中，含有氧化铝类的夹杂物占全部夹杂物总数的70％以上，Al元素的质量分数占到5％～15％左右，而Si元素的质量分数占到15％以上;
(2)实验室渣-钢精炼反应结果表明，钢中全氧质量分数随着渣中Al2O3质量分数的提高呈现出先减小后增大的趋势。当精炼渣中Al2O3的质量分数约为30％时，钢中全氧质量分数最小;重轨钢中夹杂物的平均直径随着精炼渣中Al2O3质量分数的增加呈现出先减小再增加的趋势。精炼渣中Al2O3质量分数处于20％～30％时，夹杂物的平均直径达到最小;
(3)高氧化铝精炼渣工业试验结果表明，钢中夹杂物尺寸小于2μm的比例明显优于原工艺;从夹杂物的平均直径、单位面积个数以及面积百分比的角度出发，含有20％～30％Al2O3的工业合成渣对减小重轨钢中夹杂物尺寸具有可行性;从夹杂物的成分上看，其成分从精炼初期的CaO·Al2O3·2SiO2区域逐渐向2CaO·Al2O3·SiO2物相区转化。
(4)重轨钢精炼过程中CASM类夹杂物主要为Ca-Al-Si-Mg-Mn和Ca-Al-Si-Mg两种类型，其主体特征分别为Ca/Si的比值小于1和Ca/Si的比值大于2。CaO·Al2O3·SiO2·MgO四元体系夹杂物中Mg元素从均匀分布在夹杂物内部逐渐集中分布在夹杂物周围。
本课题在工业调研的基础上，采取金相显微镜、SEM-EDS能谱分析对重轨钢中夹杂物的类型及特征进行统计分析，在MoSi2炉上开展渣-钢精炼实验探索不同高氧化铝质量分数的精炼渣系对夹杂物的影响规律，从而进行工业化试验，以验证高氧化铝精炼渣系的可行性，并研究四元复合夹杂物CaO·Al2O3·SiO2·MgO(CASM)的演变机制。通过上述研究，得出主要结论如下:
(1)重轨钢中典型夹杂物主要包括CaO·Al2O3·SiO2、CaO·Al2O3·SiO2·MnS、CaO·Al2O3·SiO2·MgO、CaO·Al2O3·SiO2·MgO·MnS等类型;其中，含有氧化铝类的夹杂物占全部夹杂物总数的70％以上，Al元素的质量分数占到5％～15％左右，而Si元素的质量分数占到15％以上;
(2)实验室渣-钢精炼反应结果表明，钢中全氧质量分数随着渣中Al2O3质量分数的提高呈现出先减小后增大的趋势。当精炼渣中Al2O3的质量分数约为30％时，钢中全氧质量分数最小;重轨钢中夹杂物的平均直径随着精炼渣中Al2O3质量分数的增加呈现出先减小再增加的趋势。精炼渣中Al2O3质量分数处于20％～30％时，夹杂物的平均直径达到最小;
(3)高氧化铝精炼渣工业试验结果表明，钢中夹杂物尺寸小于2μm的比例明显优于原工艺;从夹杂物的平均直径、单位面积个数以及面积百分比的角度出发，含有20％～30％Al2O3的工业合成渣对减小重轨钢中夹杂物尺寸具有可行性;从夹杂物的成分上看，其成分从精炼初期的CaO·Al2O3·2SiO2区域逐渐向2CaO·Al2O3·SiO2物相区转化。
(4)重轨钢精炼过程中CASM类夹杂物主要为Ca-Al-Si-Mg-Mn和Ca-Al-Si-Mg两种类型，其主体特征分别为Ca/Si的比值小于1和Ca/Si的比值大于2。CaO·Al2O3·SiO2·MgO四元体系夹杂物中Mg元素从均匀分布在夹杂物内部逐渐集中分布在夹杂物周围。