炼钢过程中通常使用铝作为脱氧剂,脱氧过程中形成Al2O3夹杂,这类硬质Al2O3夹杂容易粘附聚集在中间包水口内壁,造成水口结瘤堵塞,严重影响连铸生产的节奏,且存在安全隐患。此外,Al2O3夹杂在钢液中也易于聚集形成簇状物夹杂,若簇群状Al2O3夹杂不能排出钢液,残存在钢液中,经过轧制将会形成点链状Al2O3夹杂,严重恶化钢材性能。近年来,镁处理夹杂物改性技术获得显著突破。镁加入钢液可与钢中Al2O3夹杂物快速反应,生成尺寸细小、分布弥散的尖晶石或氧化镁,减少簇群状Al2O3夹杂的形成,从而大大降低夹杂物对钢性能的危害。此外,利用Mg的微合金化作用,设计合理的Mg加入量,可以减少昂贵微合金化金属如Nb、V、Ti的使用量,降低合金化生产成本。鉴于Mg对钢中夹杂物的控制作用以及对钢材微观组织的调控作用,本文以HR60车轮钢和X65管线钢为研究对象,分别通过实验室试验和现场工业试验两部分研究和讨论Mg处理对钢中夹杂物、组织及性能的影响。采用SEM-EDS和夹杂物定量分析技术研究Mg处理对钢中夹杂物成分、大小、数量、分布等特征的影响。采用OM、SEM和LSCM研究Mg处理对钢组织转变的影响。通过各类力学性能测试机测定轧材的力学性能,研究Mg处理对钢力学性能的影响。得出以下重要结论:1)在Al脱氧低碳微合金钢中,Mg处理可将钢中Al2O3夹杂物变质为Mg O·Al2O3类夹杂物,凝固过程中,Mg O·Al2O3可为硫化物及碳氮化物析出提供形核位置,Mg处理钢中夹杂物主要为Mg O·Al2O3+Mn S或Mg O·Al2O3+Mn S+(Nb,Ti)(C,N)的复合夹杂物。相比于Al脱氧钢和Ca处理钢,Mg处理钢中夹杂物尺寸细小,数量多,分布弥散,小于2μm的夹杂物数量增多,工业生产的车轮钢中大于15μm的大尺寸夹杂物减少10%以上。2)Mg处理后生成的小于2μm的镁系夹杂物粒子能诱导AF形核;向钢液中添加Mg,可使γ→α转变温度降低,车轮钢中珠光体形态退化;管线钢在控轧控冷工艺下,Mg含量超过0.0020%的钢中出现贝氏体铁素体组织。3)车轮钢镁处理后,屈服强度提高,管线钢镁处理后,屈服强度降低并呈连续屈服态,两钢种硬度及抗拉强度均有提高,屈强比有所降低;在高于疲劳极限的加载应力下,Mg处理车轮钢的疲劳寿命显著高于基准钢及Ca处理钢;Mg处理可以改善管线钢低温韧性,当Mg含量达0.0024%时,管线钢母材及热影响区的韧性均优于基准钢。4)在降低Nb、Ti含量并进行Mg处理的钢中,随着Mg处理强度的提高,钢材性能逐渐提高并接近基准钢,当钢中Mg含量达到0.0020%左右时,其强度基本与基准钢持平,通过钢液Mg处理,Mg对钢中夹杂物的控制及对组织的调控作用可弥补降低Nb、Ti含量导致的钢材性能损失。