Effect of Cs<sub>2</sub>O-bearing Refining Slag on the Cleanliness of High-Strength Valve Spring Steel

Wang Hui; Huang Haoran; Li Yang

doi:10.20057/j.1003-8620.N260126

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Effect of Cs₂O-bearing Refining Slag on the Cleanliness of High-Strength Valve Spring Steel

Special Steel Refractory Material | 更新时间：2026-10-28

- Effect of Cs₂O-bearing Refining Slag on the Cleanliness of High-Strength Valve Spring Steel
- Special Steel Pages: 1-8(2026)
- 作者机构：
  
  东北大学冶金学院，沈阳 110819
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20057/j.1003-8620.N260126
  CLC： TG335.5
- Received：13 August 2026，
  
  Revised：2026-09-08，
  
  Accepted：21 September 2026，
  
  Online First：14 October 2026，
- 稿件说明：
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王辉,黄浩然,李阳.含Cs₂O精炼渣对高强度气门弹簧钢洁净度的影响[J].特殊钢,DOI:. DOI: 10.20057/j.1003-8620.N260126.

Wang Hui,Huang Haoran,Li Yang.Effect of Cs₂O-bearing Refining Slag on the Cleanliness of High-Strength Valve Spring Steel[J].Special Steel,DOI:. DOI: 10.20057/j.1003-8620.N260126.
王辉,黄浩然,李阳.含Cs₂O精炼渣对高强度气门弹簧钢洁净度的影响[J].特殊钢,DOI:. DOI: 10.20057/j.1003-8620.N260126. DOI：

Wang Hui,Huang Haoran,Li Yang.Effect of Cs₂O-bearing Refining Slag on the Cleanliness of High-Strength Valve Spring Steel[J].Special Steel,DOI:. DOI: 10.20057/j.1003-8620.N260126. DOI：

摘要

高强度气门弹簧钢对疲劳性能和服役可靠性具有极高要求，而钢中的非金属夹杂物是影响其综合性能的关键因素。以65Si2CrV高强度气门弹簧钢为研究对象，系统研究了Cs

O对CaO-SiO

-Al

-MgO系精炼渣物化性能及钢液洁净度的影响规律，结合精炼渣黏度和表面张力变化揭示了其作用机制。结果表明，Cs

O作为典型的网络修饰体，可通过高温电离产生自由氧离子（O

），促进硅酸盐网络结构解聚，使高聚合度结构单元（Q

、Q

）向低聚合度单元（Q

、Q

）转变，降低精炼渣的黏度和表面张力，从而改善熔渣流动性及渣-钢界面润湿性。当精炼渣中添加5%

［Cs

O］时，钢液洁净度显著改善，两组钢的全氧质量分数分别为0.004 0%、0.002 3%，后者较前者低42.5%；单位面积夹杂物数量分别为40、16个/mm

，后者较前者低60%。与此同时，夹杂物平均成分点迁移至1 400 ℃低熔点区域，大尺寸脆性夹杂物得到有效控制，夹杂物去除效率显著提高。本研究为新型碱金属氧化物精炼渣的设计与高洁净度气门弹簧钢的生产提供了理论指导。

Abstract

High-strength valve spring steel has exceptionally high requirements for fatigue performance and service reliability， and non-metallic inclusions in steel are a key factor affecting its overall performance. The effects of Cs

O on the physicochemical properties of CaO-SiO

-Al

-MgO refining slag and the cleanliness of molten steel were systematically studied with 65Si2CrV high-strength valve spring steel as the research object and the mechanism of action was revealed by combining the changes in viscosity and surface tension of refining slag. The results show that Cs

O， as a typical network modifier， can produce free oxygen ions （O

） at high temperatures by ionization， which can promote the depolymerization of silicate network structure， and transform the high degree of polymerization structural units （Q

， Q

） into low degree of polymerization units （Q

， Q

）. It causes the decrease in the viscosity and surface tension of refining slag， thereby improving the fluidity of slag and the wettability of slag-steel interface.With the addition of 5%

［Cs

O］ to the refining slag， the cleanliness of the molten steel is significantly improved. The total oxygen mass fractions of

the two steels are 0.004 0% and 0.002 3%， respectively， representing a reduction of 42.5% for the latter compared with the former； the numbers of inclusions per unit area are 40/mm

and 16/mm

， respectively， corresponding to a decrease of 60% in the latter compared with the former. At the same time， the average composition point of inclusions migrates to the low-melting-point region at 1 400 ℃， the large-size brittle inclusions are effectively controlled， and the inclusion removal efficiency is significantly improved. This study provides theoretical guidance for the design of new alkali metal oxide refining slag and the production of high-cleanliness valve spring steel.

关键词

Keywords

references

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