随着低品位铁矿石使用量的增加和废钢的循环利用,残余元素砷在钢中的不断富集成为冶金行业面临的重要问题之一。砷会在钢液凝固过程中产生偏析和晶界偏聚,严重影响钢材的热加工性能和力学性能。由于砷的氧化势低于铁,在当前主流的冶炼工艺条件下很难通过氧化将其去除,而添加抑制剂改善其赋存形式已成为切实可行的控制方法。在目前产能持续过剩条件下,提高钢铁产品的品质是国内外钢铁企业的核心竞争力,而对残余元素的控制是提高钢铁品质极为重要手段之一。稀土元素不仅可以通过深脱O和脱S起到净化钢液的作用,而且可以与钢中残余元素As、Sn、P等发生反应,从而改善这些元素在钢中的赋存形式。为了阐明稀土改善钢中残余元素砷的作用机理,本文以国内某钢厂生产的含砷高碳钢为研究对象,结合热力学计算和实验室实验,研究了含砷钢中La-O-S-As系夹杂物的生成情况,阐明了稀土La对残余元素As的影响作用机理。实验结果表明,初始La、O、S、As含量会显著影响钢中夹杂物的生成。未添加La时,钢中夹杂物主要为MnS和Al₂O₃;La添加量在0.05%⁰.20%范围内增加时,钢中夹杂物的演化顺序为LaAlO₃→La₂O₃→La₂O₂S→LaS→La-S-As→La-O-S-As→LaAsO₄→La-As。La添加量为0.15%条件下,初始O含量从0.004%增加至0.008%时,La-S-As和LaAsO₄消失,钢中的夹杂物为La-O-S-As和La₂O₂S;初始S含量从0.014%增加至0.030%时,因0.15%的La不足以完全消耗O和S而无含砷夹杂物生成,此时钢中的夹杂物为La-S和La₂O₂S;初始As含量在0.01%⁰.10%范围内增加时,因并未改变钢中初始S/O比,夹杂物均为La-S-As,除了LaAsO₄夹杂物,初始As含量大于0.055%后会有La-As夹杂物生成。此外,La-O-S-As系夹杂物在钢锭中的分布呈现出显著规律。由于La₂O₃和La₂O₂S主要在液相中生成,从而上浮至铸锭表面形成“渣层”;同时由于吸附作用,在坩埚侧面和底面也富集了一定量的La₂O₃、La₂O₂S和La-S。作为含砷夹杂物的主要赋存形式,La-S-As主要存在于钢锭上部接近“渣层”的位置,呈片状分布,而在铸锭中部和底部分布较少。LaAsO₄和La-As夹杂物则零星均匀分布于钢锭。