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随着我国经济的快速发展,长距离石油和天然气输送管道、大跨度桥梁、特大型船舶、海上采油平台等大型工程结构用钢越来越需要采用大线能量焊接,而我国在大线能量焊接用钢领域的发展非常缓慢,日本多家钢铁企业利用氧化物冶金技术已经成功开发生产出大线能量焊接用钢。氧化物冶金的技术关键,即如何在钢中得到数量较多的、尺寸细小、特定成分且弥散分布的能够作为非自发形核核心诱导晶内针状铁素体生成的有效夹杂物。因此,如何控制钢中生成这类有效夹杂物的研究将具有非常重要的意义。本文对Al-Ti-Ca（14）Si-Ca复合脱氧钢中的夹杂物种类与生成条件进行了热力学计算,结果表明:1873K时,Al-Ti-Ca复合脱氧平衡时钢水中Al与O的结合力最强,Al2O3最易生成,其次是Ti3O5和Ti2O3的生成,钢液中Ti3O5比Ti2O3容易生成;当Ti含量为小于0.01%,Al含量小于0.004%,Ca含量小于0.006%时,钢水中最容易生成Ti的氧化物及Ti-Al-Ca的复合夹杂物,此时钢中氧含量控制在0.004%左右;Si-Ca脱氧平衡时钢水中各元素的脱氧能力大小为:Ca>Al>Mn>Si,由于Ca的脱氧能力强,可以将Al、Si脱氧产物Al2O3、SiO2还原,生成Ca-Al-Si-O复合氧化物夹杂或者CaO夹杂物。龙钢在进行工业化试验时,分别按照“Ti铁—Al线—添加剂线—Ca线”与“出钢后在大包中添加电石和硅钙线”的合金添加顺序进行脱氧冶炼试验钢种20MnSi,并与传统冶炼工艺作对比,采用金相显微镜、扫描电镜及其能谱仪对Al-Ti-Ca复合脱氧后钢中夹杂物的数量、尺寸、形貌、成分以及分布情况进行分析检测,结果表明:采用Al-Ti-Ca复合脱氧后,钢中夹杂物数量是传统工艺钢的7倍左右,大尺寸夹杂物数量也非常少,夹杂物以Al-Ti、Al-Ca的复合夹杂物为主,部分夹杂物外层被MnS包裹,而传统工艺钢中几乎没有此类型的夹杂物。此外,钢中大量夹杂物钉扎奥氏体晶粒长大的作用明显,同时有利于晶内针状铁素体的形核长大。Si-Ca脱氧后钢中夹杂物多为含Si-Al-Ca的复合夹杂物,钢中夹杂物数量是传统工艺钢的4倍左右,但相比Al-Ti-Ca复合脱氧钢后的夹杂物数量仍较少,钢中多为小尺寸夹杂物,大尺寸夹杂物数量也非常少。综合各项研究结果表明:普通钢水经Al-Ti-Ca（14）Si-Ca复合脱氧后能够生成大量尺寸细小、弥散分布,形状规则多为球形或椭球形的含Ti、Ca类的复合夹杂物,这类夹杂物利于成为诱导核心生成晶内针状铁素体,针状铁素体以夹杂物为核心呈发散状分布,彼此相互交错,这类组织对钢的性能有利。