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沸騰鋼（煉鋼時(shí)未能很好脫氧的鋼）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-20

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沸騰鋼

煉鋼時(shí)未能很好脫氧的鋼

沸騰鋼（rimmed steel；rimming steel）是指煉鋼時(shí)未能很好脫氧的鋼。煉鋼時(shí)要依靠氧氣去除多余的碳，而過(guò)量的氧將生成多種氧化物成為夾雜物，為此必須脫氧。沸騰鋼的脫氧是僅加弱脫氧劑，如加錳鐵可生成氧化錳，同時(shí)生成氧化鐵。但氧化鐵在澆注鋼錠時(shí)還會(huì)與鋼中的碳生成一氧化碳和鐵，此時(shí)一氧化碳?xì)怏w逸出鋼錠使之成沸騰狀，故稱(chēng)沸騰鋼。沸騰鋼中的孔多，使結(jié)構(gòu)疏松，偏析也多，質(zhì)量較差，可用于不十分重要的鋼結(jié)構(gòu)中。

基本信息

中文名	沸騰鋼
外文名	rimmed steel
特點(diǎn)	生產(chǎn)成本低、收率高等
優(yōu)勢(shì)	表面質(zhì)量好
缺點(diǎn)	偏析嚴(yán)重
領(lǐng)域	冶金
實(shí)質(zhì)	脫氧不完全的鋼

收起

簡(jiǎn)介

指脫氧程度極低的鋼。鋼水含有很多的氧，在凝固過(guò)程中和鋼中的碳產(chǎn)生激烈反應(yīng)，放出CO氣泡，使鋼水在鋼錠模內(nèi)發(fā)生“沸騰”現(xiàn)象而得名。鋼水凝固時(shí)析出的CO氣體壓力pCO=140kPa±25kPa。沸騰鋼只限于生產(chǎn)含碳量0.02%～0.30%的低碳鋼，含碳量過(guò)高或過(guò)低的鋼水，在凝固時(shí)模內(nèi)沸騰都很微弱，難以得到良好的沸騰鋼鋼錠。生產(chǎn)沸騰鋼鋼錠的關(guān)鍵是鋼水在模內(nèi)有強(qiáng)烈而適當(dāng)?shù)姆序v，過(guò)強(qiáng)或過(guò)弱的沸騰都不能得到良好的沸騰鋼鋼錠結(jié)構(gòu)。模內(nèi)沸騰靠鋼水氧化性來(lái)保證，鋼水氧化性依靠合適的鋼水溫度和加入適量的錳鐵來(lái)控制。沸騰鋼鋼錠軋成的板材表面質(zhì)量好，但偏析嚴(yán)重。沸騰鋼只能用模鑄法生產(chǎn)而不能用連鑄法生產(chǎn)。

結(jié)構(gòu)

沸騰鋼鋼錠的結(jié)構(gòu)如圖所示，可分為5個(gè)帶：

(1)堅(jiān)殼帶。鋼液接觸模壁后受到強(qiáng)烈冷卻，形成由細(xì)小等軸晶組成的無(wú)氣泡的致密、堅(jiān)實(shí)的外殼帶。一般厚度為12～25mm。

(2)蜂窩氣泡帶。鋼錠下部的柱狀晶在向錠心生長(zhǎng)時(shí)，平行于柱狀晶生長(zhǎng)方向而逐漸長(zhǎng)大成為橢圓形氣泡組成。

(3)中心堅(jiān)固帶。為防止出現(xiàn)過(guò)分嚴(yán)重的偏析在鋼液上面加蓋封頂后，抑制了碳氧反應(yīng)，氣體停止析出，蜂窩氣泡終止生長(zhǎng)，而結(jié)晶繼續(xù)進(jìn)行，形成無(wú)氣泡的由柱狀晶組成的中心堅(jiān)固帶。

(4)二次氣泡帶。隨柱狀晶的生長(zhǎng)，由于偏析作用碳氧富集到一定程度時(shí)，碳氧反應(yīng)重新發(fā)生，產(chǎn)生的氣泡分布在鋼錠整個(gè)高度，成為二次氣泡帶。

(5)錠心帶。當(dāng)模壁溫度與鋼錠中心溫度之差很小時(shí)，鋼錠心部形成等軸晶，成為錠心帶。此時(shí)沸騰已大致停止，但仍有少量氣孔形成，部分氣泡還能逐漸上移聚合長(zhǎng)大為頭部大氣泡。構(gòu)成頭部疏松區(qū)。

沸騰鋼

性質(zhì)

沸騰鋼由于有良好的沸騰作用，鋼錠可形成一個(gè)純凈、堅(jiān)實(shí)的外殼，故軋成的產(chǎn)品表面質(zhì)量較好，特別適于制造薄板。并因含碳、硅量較低，有良好的焊接、冷彎和沖壓性能，一些冷沖壓件如拖拉機(jī)箱、汽車(chē)殼體等均使用沸騰鋼。還用它軋制一般型鋼、中板、線材、窄帶和管材。沸騰鋼鋼錠頭部沒(méi)有集中縮孔，軋制成坯后切頭率低，且消耗脫氧劑和耐火材料少，故成本較低。大多數(shù)國(guó)家沸騰鋼的產(chǎn)量占模鑄鋼總產(chǎn)量的40%～50%。但沸騰鋼偏析嚴(yán)重、組織不致密、力學(xué)性能波動(dòng)較大，在軋材的不同部位抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率有明顯差別。其低溫沖擊性差，鋼板易于失效使韌性降低，故不適于制造對(duì)力學(xué)性能要求較高的零部件。此外，為保證模內(nèi)正常沸騰，沸騰鋼碳含量不能超過(guò)0.28%，錳含量不大于0.60%，硅含量不大于0.03%，因此只限于生產(chǎn)普通低碳鋼，使沸騰鋼的鋼種受到很大限制。

分類(lèi)及特點(diǎn)

根據(jù)冶煉時(shí)脫氧程度的不同，鋼可分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼(新標(biāo)準(zhǔn)取消半鎮(zhèn)靜鋼)。沸騰鋼為脫氧不完全的鋼。鋼在冶煉后期不加脫氧劑（如硅、鋁等），澆注時(shí)鋼液在鋼錠模內(nèi)產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象（氣體逸出），鋼錠凝固后，蜂窩氣泡分布在鋼錠中，在軋制過(guò)程中這種氣泡空腔會(huì)被粘合起來(lái)。這類(lèi)鋼的特點(diǎn)是鋼中含硅量很低，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為痕量或不大于0.07%，通常注成不帶保溫帽的上小下大的鋼錠。優(yōu)點(diǎn)是鋼的收率高（約提高15%），生產(chǎn)成本低，表面質(zhì)量和深沖性能好。缺點(diǎn)是鋼的雜質(zhì)多，成分偏析較大，所以性能不均勻。

鎮(zhèn)靜鋼為完全脫氧的鋼。通常鑄成上大下小帶保溫帽的錠型，澆注時(shí)鋼液鎮(zhèn)靜不沸騰。由于錠模上部有保溫帽（在鋼液凝固時(shí)作補(bǔ)充鋼液用），這節(jié)帽頭在軋制開(kāi)坯后需切除，故鋼的收得率低，但組織致密，偏析小，質(zhì)量均勻。優(yōu)質(zhì)鋼和合金一般都是鎮(zhèn)靜鋼。

半鎮(zhèn)靜鋼為脫氧較完全的鋼。脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間，澆注時(shí)有沸騰現(xiàn)象，但較沸騰鋼弱。這類(lèi)鋼具有沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼的某些優(yōu)點(diǎn)，在冶煉操作上較難掌握。

過(guò)氧化鋼的危害

過(guò)氧化鋼的危害主要是由于鋼中溶解過(guò)多的氧對(duì)鋼質(zhì)產(chǎn)生的影響。鋼中溶解過(guò)多的氧，將得不到理想的鋼錠結(jié)構(gòu)，因而得不到良好機(jī)械性能的鋼材。氧在液體鋼中的溶解度較大，而在固體鋼中溶解度很小。因此，氧將以氧化物夾雜形式存在于鋼中，使鋼的塑性和韌性大為下降，使鋼的切削性變壞，降低鋼的疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性。

氧在鋼液中的溶解度隨溫度降低而減少，當(dāng)鋼液在鋼錠模內(nèi)凝固時(shí)，由于選分結(jié)晶，較純的金屬先凝固，把雜質(zhì)推向未凝固的鋼液，故使鋼液中[C]、[O]發(fā)生偏析而引起了碳的再氧化，生成CO氣體，使鋼錠內(nèi)部產(chǎn)生氣泡；鋼中氧還使硫的危害作用增加，因?yàn)?/span>FeO與S可以生成熔點(diǎn)僅為940℃的低熔點(diǎn)共晶體，造成鋼錠軋制時(shí)熱脆。

由于過(guò)氧化鋼鋼中含氧量高，因此脫氧很難控制，往往在澆注過(guò)程中表現(xiàn)為沸騰極強(qiáng)，此時(shí)，堅(jiān)殼帶生成時(shí)受到循環(huán)鋼液沖刷少，得到的鋼錠結(jié)構(gòu)不致密，且不純凈，當(dāng)氣體在澆注完畢大量排出后，鋼液面下降，鋼錠頭部成為“靴筒”，在澆注過(guò)程中，為了防止鋼液在注管“上嘔”，保證澆注順利，采用刺鋁調(diào)整鋼液氧化性，它是一種補(bǔ)救措施，但易產(chǎn)生鋼液面急劇下陷，使鋼錠造成重皮、接痕等嚴(yán)重缺陷，同時(shí)，增加氣囊軋后廢品，造成鋼材如線棒材中心孔洞和帶鋼分層廢品。

建議及措施

1）轉(zhuǎn)爐在冶煉Q195一F這種易過(guò)氧化的沸騰鋼時(shí)，選擇鐵水成分條件好的鐵水冶煉。

2）加強(qiáng)白灰造渣劑的質(zhì)量控制，不能生燒或過(guò)燒，否則，生燒造成鋼水溫度下降，冶煉時(shí)間延長(zhǎng)，過(guò)氧化出鋼。

3）化檢驗(yàn)要及時(shí)準(zhǔn)確，否則也會(huì)因化驗(yàn)不及時(shí)影響冶煉時(shí)間加長(zhǎng)，導(dǎo)致過(guò)氧化。

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