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发表于 2009-4-15 22:33:32
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来自: 中国辽宁大连
沸腾钢为脱氧不完全的钢。钢在冶脸后期不加脱氧剂(如硅、铝等),浇注时钢液在钢锭模内产生沸腾现象(气体逸出),钢锭凝固后,蜂窝气泡分布在钢锭中,在轧制过程中这种气泡空腔会被粘合起来。这类钢的特点是钢中含硅量很低,标准规定为痕量或不大于0.07%,通常注成不带保温帽的上小下大的钢锭。优点是钢的收率高(约提高15%),生产成本低,表面质量和深冲性能好。缺点是钢的杂质多,成分偏析较大,所以性能不均匀。
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沸腾钢含碳量低,由于不用硅铁脱氧,钢中含硅量也低(Si<0.07%)。沸腾钢的外层是在沸腾所造成的钢液剧烈搅动的条件下结晶成的,故表层纯净、致密,表面质量好,有很好的塑性和冲压性能,没有大的集中缩孔,切头少,成材率高,而且沸腾钢生产工艺简单,铁合金消耗少,钢材成本低。沸腾钢板大量用于制造各种冲压件,建筑及工程结构及一些不太重要的机器结构零部件。但沸腾钢心部杂质较多,偏析较严重,组织不致密,力学性能不均匀。同时由于钢中气体含量较多,故韧性低,冷脆和时效敏感性较大,焊接性能也较差。故沸腾钢板不适于制造承受冲击载荷、在低温条件下工作的焊接结构及其他重要结构。( n7 v# R2 x2 C8 e7 r
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镇静钢为完全脱氧的钢。通常注成上大下小带保温帽的锭型,浇注时钢液镇静不沸腾。由于锭模上部有保温帽(在钢液凝固时作补充钢液用),这节帽头在轧制开坯后需切除,故钢的收得率低,但组织致密,偏析小,质量均匀。/ \, j8 b9 Y! o9 T
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在正常操作条件下,镇静钢中没有气泡,匀致密;由于含氧量低,钢中氧化物夹杂较少,纯净度较高,冷脆和时效倾向小;同时,镇静钢偏析较小,性能比较均匀,质量较高。镇静钢的缺点是有集中缩孔,成材率低,价格较高。因此,镇静钢材主要用于低温下承受冲击的构件、焊接结构及其他要求强度较高的构件。& f) r: m/ h: h# b
低合金钢板都是镇静钢和半镇静钢钢板。由于强度较高,性能优越,能节约大量钢材,减轻结构重量,其应用已越来越广泛。 1 O s; f z# {+ ?
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半镇静钢为脱氧较完全的钢。脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间,浇注时有沸腾现象,但较沸腾钢弱。这类钢具有沸腾钢和镇静钢的某些优点,在冶炼操作上较难掌握,但是碳素钢中此类钢是值得提倡和发展的。
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q( J$ Q4 ^% d0 b2 q. L; a0 j半镇静钢的钢水含氧量接近或略高于与碳平衡的含量,通常在(40~80)×10-6范围内。浇注过程中一般不析出气体,只在注毕后排出少量气体,在模内发生短时间的微弱沸腾。残留于钢锭中的气泡容积大体上抵消钢的冷凝收缩,无集中缩孔,且形成微凸的顶部。故半镇静钢又称为“平衡钢”。半镇静钢钢锭的结构与沸腾钢钢锭相似,而性能却与镇静钢钢锭相近,成分偏析小,综合机械性能好。3 W) I* z$ v( r, P, |. Z6 I( U
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用半镇静钢代替镇静钢,由于切头减少,成坯率可提高7%~10%,还可以节约脱氧用硅铁和铝1/2~1/3。由于它的偏析较小和轧制废品少,成材率可接近沸腾钢,钢材性能却比沸腾钢好。而且半镇静钢钢锭浇注无需强制封顶,又特别适宜于快速上注,使铸锭生产能力比沸腾钢更高。半镇静钢的含碳量和含锰量也没有严格限制([c]可为0.05%~0.90%,[Mn]可为0.25%~1.70%,[Si]<0.12‰),还允许含有一定量的合金元素,(如Nb、Cu等),因而可浇铸的钢种多。
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在20世纪中叶,半镇静钢的应用达到高峰。世界上一些主要产钢国家(苏、美、英、日等)的半镇静钢产量约占其钢产量的10%~30%,大批生产普通碳素钢和普通低合金钢等三四十个钢种,轧成型、板管、线等各种钢材,应用于建筑、机械、造船、石油等]2部门。中国武汉钢铁公司、包头钢铁公司、宝山钢铁(集团)公司曾批量生产B4b、B5b、16Nbcub、18Nbb等10余个钢种用于轧制型钢及中厚板。70年代后,随着连续铸钢的迅速取代模铸,半镇静钢的产量大幅度减少。半镇静钢生产的主要难度是对钢水的脱氧和脱气程度的严格要求。钢水含氧量必须稳定地控制在很窄的范围内,要求波动值<5×10。半镇静钢的成分偏析虽比沸腾钢减轻很多,但仍比镇静钢严重,钢中硅酸盐夹杂物也较多。因此,半镇静钢一般不适于重要用途。, _; \& m- A: F+ ^
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结构特点 & b* g6 x5 s$ I6 y: P- |% P
) v6 i: O7 d3 o半镇静钢钢锭结构介于镇静钢钢锭和沸腾钢钢锭之间,包括偏镇静型、平衡型、偏沸腾型等一系列不同的类型,如图所示。图中b,c为平衡型即典型的半镇静钢钢锭结构示意。钢锭下半部因钢水静压力较大抑制了[c]一[O]反应,结构敛密,没有气泡;而在钢锭上部由于钢水静压力减小,[c]一[o]反应得以进行,在无气泡皮层之后形成较窄的蜂窝气泡(或皮下气泡)带;钢锭头部中心分布有一些大小不一的气泡,头部略微上涨。这类钢锭轧后铜坯表面质量良好,成坯率高,成分偏析也较小。但适宜的氧含量范围很窄,脱氧控制较难。若钢水脱氧不足,钢锭头部将上涨,蜂窝气泡带宽度和分布高度增加,无气泡皮层减薄;若脱氧稍过度,顶面将下陷,头部出现较深的缩孔。这两种情况都将使成坯率降低。( K; I ^9 T8 s! G! |" a
, R' L' W2 }7 Z a. [# I; ~: W钢水的脱氧程度有意控制强些,浇注时只在钢锭上部形成部分气泡,但又不足以补偿钢水全部的冷凝收缩,因而形成不同程度的缩孔。这类钢锭成分偏析比平衡型钢锭还小,轧后钢坯表面质量也好,但须切出集中缩孔部分,成坯率有所降低,主要适用于代替镇静钢使用的中、高碳下注的半镇静钢钢锭。 q4 J# E$ h4 u/ o* b. j
5 M/ h& I( @0 N8 L钢水脱氧有意控制不足,在浇注过程中加适量铝调整。钢锭结构与沸腾不良的沸腾钢钢锭相近,没有缩孔,头部稍有上涨,钢锭表层白上至下都有气泡,无气泡皮层很薄。这类半镇静钢美国生产较多,绝大多数采用上注,钢坯采用自动火焰表面清理,保证钢坯表面质量。这类钢锭结构适用于代替沸腾钢使用的微碳或低碳半镇静钢,生产工艺简单.成分偏析小,成坯率也较高。 |
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