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氧化物和氮化物夹杂会显著降低超纯净钢断裂韧性,因此希望将超纯净钢中氧氮含量降低到6×10-6以下。真空感应熔炼是重要的特种钢冶炼手段,它在隔绝空气进入炉内的同时能够脱除钢中气体,尤其是氧氮,但是在高温高真空条件下,坩埚材料的热分解以及钢液对坩埚的冲刷使坩埚材料进入钢液,对钢液纯净度产生影响。本论文对高温高真空条件下不同坩埚材料热分解平衡氧含量进行了计算,在温度为1600 ℃及钢液溶解氧含量达到1.2×10-6时,Zr02不能自发分解向钢液供氧;在温度为1700 ℃,钢液氧含量达到1.2×10-6时,Zr02能够发生分解,热分解平衡氧为1.49×10-6;在压力为10 Pa左右,温度为1600 ℃和1700 ℃钢液中的碳能够侵蚀ZrO2坩埚,使钢液增Zr,污染钢液。当压力为0.2 Pa,温度为1600 ℃,尖晶石能够发生分解,热分解平衡氧为2.65×104,随温度和真空度的提高,热分解加剧。对比尖晶石、氧化镁、氧化钙和氧化锆四中坩埚材质热分解平衡氧,发现在1600℃时,氧化锆最稳定,其次氧化钙、尖晶石、氧化镁。采用ZrO2坩埚在不同温度下冶炼Cr12钢:(1)压力为10Pa,温度为1600 ℃时,氧含量最低达到13×10-6,氮含量最低达到10×10-6;(2)压力为16 Pa,温度为1600 ℃,氧含量最低达到50×10-6,氮含量最低达到8×10-6;(3)压力为10Pa,温度为1700 ℃,氧含量最低达到44×10-6,氮含量最低达到6×10-6。在压力为0.2 Pa,温度为1550～1600 ℃,采用镁铝坩埚在真空感应炉内熔炼精22钢:精炼2h脱氮效果明显,最低氮含量达到11×10-6;采用镁钙坩埚在真空感应炉内熔炼精22钢:氧含量在精炼0 min时达到最低,为12×10-6,此后随着精炼时间的增加,氧含量持续升高,与此同时,氮含量持续降低,精炼60 min时达到14×10-6。在100 kg真空感应炉中采用镁铝坩埚底吹氩熔炼精22钢:精炼30 min时氧含量达到最低值25×10-6,之后基本保持不变;氮含量持续降低,在精炼60 min时氮含量达到最低6×10-6。在100 kg真空感应炉中采用镁钙坩埚底吹氩熔炼精22钢:氧含量在精炼0min时达到最低,为18×10-6,此后随着精炼时间的增加,氧含量持续升高,与此同时,氮含量持续降低,底吹氩60 min时达到最低,为11 × 10-6。通过分别对底吹氩气和非底吹氩气条件下脱氮动力学计算可知,采用镁钙坩埚底吹氩较非底吹氩精炼条件下,60 min时脱氮速度常数从0.27X 10-2 m·s-1增大到0.39×10-2 m·s-1,采用镁铝坩埚底吹氩较非底吹氩精炼条件下,60 min时脱氮速度常数从0.05 ×10-2m·s-1增大到0.84×10-2m·s-1,主要是因为氩气泡在上升过程中吸附氮元素,使其聚集,而且氩气泡相对于氮为真空,创造了氮向氮气转变的热力学条件。