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鋼材牌號(hào)及型號(hào)規(guī)格：鎮(zhèn)靜鋼
鎮(zhèn)靜鋼性能用途、密度硬度和化學(xué)成分：
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鎮(zhèn)靜鋼出廠狀態(tài)、相關(guān)參數(shù)和注意事項(xiàng)
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鎮(zhèn)靜鋼
科技名詞定義
中文名稱：鎮(zhèn)靜鋼英文名稱：killed steel定義：澆注前鋼水進(jìn)行了充分脫氧，澆注時(shí)鋼液平靜而不沸騰的鋼。應(yīng)用學(xué)科：材料科學(xué)技術(shù)（一級(jí)學(xué)科）；金屬材料（二級(jí)學(xué)科）；鋼鐵材料（二級(jí)學(xué)科）；鋼鐵材料品種（二級(jí)學(xué)科）
以上內(nèi)容由全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定公
killed steel 根據(jù)冶煉時(shí)脫氧程序的不同，鋼可分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼。 鎮(zhèn)靜鋼為完全脫氧的鋼。通常注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)鋼和合金鋼一般都是鎮(zhèn)靜鋼
模式
根據(jù)鋼種和產(chǎn)品質(zhì)量，脫氧分為3種模式：
①硅鎮(zhèn)靜鋼（用Si+Mn脫氧）；
②硅鋁鎮(zhèn)靜鋼（Si+Mn+少量Al脫氧）；
③鋁鎮(zhèn)靜鋼（用過剩Al>0.01%）。
硅鎮(zhèn)靜鋼分類
用Si+Mn脫氧，形成的脫氧產(chǎn)物有：①純SiO2(固體)；②MnO·SiO2（液體）；③MnO·FeO（固溶體）。
對(duì)于硅鎮(zhèn)靜鋼，控制Mn/Si，使其生成液態(tài)的MnO·SiO2，鋼水可澆性好，但與Si、Mn相平衡的[O]D較高（（40～60）×10-6），在結(jié)晶器內(nèi)鋼水凝固時(shí)易生成皮下針孔或氣泡，影響鑄坯質(zhì)量。
采用Si+Mn脫氧后，使鋼水可澆性好（不堵水口），又不使鑄坯產(chǎn)生針孔或皮下氣泡，要控制鋼水中溶解氧[O]D在（10～20）×10-6。
對(duì)于含碳較高的硅鎮(zhèn)靜鋼（如高碳硬線鋼、彈簧鋼），為避免Al2O3夾雜的有害作用，一般不加鋁脫氧，而是用低鋁的鐵合金脫氧，鋼水中的酸溶鋁[Al]s極低（<0.002%），則鋼中溶解氧[O]D較高。為降低鋼中[O]D，在LF精煉采用白渣操作+氬氣攪拌，鋼渣精煉擴(kuò)散脫氧，既能把鋼水中[O]D降到<20×10-6,也能有效地脫硫（[S]<0.01%）。
硅鎮(zhèn)靜鋼（C0.29%,Mn0.8%～1.2%,Si0.15%～0.40%）,LF精煉后鋼水中[O]D與水口堵塞和針孔的關(guān)系可知：
鋼水中[O]D控制在（10～20）×10-6，既可防止水口堵塞，鑄坯又無皮下氣孔生成。但鋼水中[O]D<10×10-6，水口堵塞的可能性增加，因此應(yīng)控制好：
（1）合適的Mn/Si
①M(fèi)n/Si低時(shí)形成SiO2夾雜，增加了水口堵塞的可能性；
②Mn/Si高（>2.5）時(shí)生成典型的MnO·SiO2（MnO54.1%,SiO245.9%），夾雜物容易上浮。
（2）鐵合金中鋁含量。如果鐵合金中帶入的鋁使鋼水中[Al]s>0.003%,就會(huì)形成固態(tài)Al2O3。
（3）控制LF白渣精煉時(shí)間，減少M(fèi)nO·Al2O3生成。
3.2 硅鋁鎮(zhèn)靜鋼
僅用Si+Mn脫氧，鑄坯易形成皮下針孔，除采用LF白渣精煉降低鋼中[O]D外，還可用Si+Mn+少量鋁脫氧。但如果既要保持連鑄的可澆性又要防止鑄坯產(chǎn)生皮下針孔，應(yīng)用Si+Mn+少量鋁脫氧，形成的脫氧產(chǎn)物可能有：①薔薇輝石（2MnO·2Al2O3·5SiO2）；②錳鋁榴石（3MnO·Al2O3·3SiO2）；③純（Al2O3>25%）。
要把夾雜物成分控制在相圖中錳鋁榴石的陰影區(qū)，這樣就可達(dá)到：①夾雜物熔點(diǎn)低（1400℃），球形易上??；②熱軋時(shí)夾雜物可塑性好（800～1300℃）；③錳鋁榴石夾雜物中Al2O3接近20%左右，變形性好；④無單獨(dú)Al2O3的析出，鋼水可澆性好，不堵水口；⑤脫氧良好，不生成氣孔。
理論計(jì)算指出，在鋼中Si=0.2%，Mn=0.4%，溫度為1550℃條件下，若鋼中酸溶鋁[Al]s≤0.005%，則鋼中[O]<20×10-6,生成錳鋁榴石而無Al2O3析出，鋼水可澆性好，鑄坯又不產(chǎn)生皮下氣孔。這對(duì)連鑄生產(chǎn)是非常重要的。對(duì)于高碳硬線鋼，用Si+Mn脫氧控制好鋼中的[Al]s來得到易變形的錳鋁榴石而防止脆性Al2O3夾雜析出，這對(duì)于防止拉拔脆斷是非常重要的。
3.3 鋁鎮(zhèn)靜鋼
對(duì)于中低碳細(xì)晶粒鋼，要求鋼中酸溶鋁[Al]s≥0.01%；對(duì)于低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼，為改善薄板深沖性能，要求鋼中[Al]s=0.02%～0.05，為此要求用過剩鋁脫氧。這樣，需要解決兩個(gè)問題。
（1）加鋁方法
如何把鋁加到鋼水中達(dá)到目標(biāo)值，且鋁的回收率盡可能高。
（2）如何避免Al2O3夾雜的有害作用
對(duì)于加鋁方法，將一部法加鋁改為兩部法加鋁：
①出鋼時(shí)加鋁量脫除鋼水中超出C—O平衡的過剩氧量：
②精煉加鋁量為脫除C相平衡的氧+目標(biāo)鋁含量（喂鋁線）。
鋼水中與酸溶鋁[Al]s相平衡的[O]D很低，為（2～6）×10-6，脫氧產(chǎn)物全部為Al2O3，其害處是：①Al2O3熔點(diǎn)高（2050℃），鋼水中呈固態(tài)；②可澆性差，堵水口；③Al2O3可塑性差，不變形，影響鋼材性能，尤其是深沖薄板的表面缺陷。
改變Al2O3形態(tài)方法
為此，采用鈣處理（喂Si-Ca線或Ca線）來改變Al2O3形態(tài)。
（1）加鋁較少
[Al]s較低，采用輕鈣處理
輕鈣處理后生成鈣長(zhǎng)石CaO·Al2O3·2SiO2(CaO20%～25%,Al2O337%,SiO244%)或鈣黃長(zhǎng)石2CaO·Al2O3·SiO2（CaO40%,Al2O337%,SiO222%）。希望把夾雜物成分控制在CaO-SiO2-Al2O3相圖中的陰影區(qū)。夾雜物鈣長(zhǎng)石熔點(diǎn)低（1200～1400℃），在鋼液中易上浮，可澆性好，不堵水口；熱軋時(shí)夾雜物易變形不會(huì)發(fā)生拉拔脆斷現(xiàn)象。
（2）加鋁較多
[Al]s較高，采用重鈣處理
溶解鈣與鋼水中固相Al2O3生成不同組成的鋁酸鈣（CaO-Al2O3）夾雜，CaO和Al2O3生成五個(gè)中間相，其組成與熔點(diǎn)見表2。應(yīng)控制鋼中鈣含量，避免生成中間相CA6、CA2、CA而生成液相的12CaO·7Al2O3，有利于夾雜物上浮，也能夠防止水口堵塞。
生成的鋁酸鈣夾雜中富集CaO，具有高的硫容量，能吸收足夠的硫，當(dāng)鋼水凝固時(shí)，夾雜物中硫的溶解度降低，硫化物沉淀形成中心為鋁酸鈣CaO-Al2O3,外殼為CaS的雙相夾雜。
鋼中加入的Ca除與反應(yīng)外，還能與硫反應(yīng)生成CaS。CaS也會(huì)引起水口堵塞。為提高鈣處理轉(zhuǎn)變Al2O3為12CaO·7Al2O3的效率，應(yīng)控制鋼水中的硫含量小于0.01%。若S=0.010%～0.015%，鈣處理后有CaS生成；S=0.030%～0.040%時(shí)，鈣處理首先生成CaS，CaS堵塞水口嚴(yán)重。
鈣處理鋁鎮(zhèn)靜鋼，判斷鋼水中Al2O3向球化轉(zhuǎn)變的指標(biāo)，文獻(xiàn)中有不同的說法：①Ca/Al>0.14；②Ca/T[O]=0.7～1.2。
對(duì)于鋁鎮(zhèn)靜鋼，鈣處理后：①解決了可澆性，不堵水口；②夾雜物易上浮去除；③消除了Al2O3不變形夾雜物對(duì)鋼性能的有害作用。
按冶煉時(shí)脫氧程度分類
1．沸騰鋼
煉鋼時(shí)僅加入錳鐵進(jìn)行脫氧，脫氧不完全。這種鋼液鑄錠時(shí)，有大量的一氧化碳?xì)怏w逸出，鋼液呈沸騰狀，故稱為沸騰鋼，代號(hào)為“F”。
沸騰鋼組織不夠致密，成分不太均勻，硫、磷等雜質(zhì)偏析較嚴(yán)重，故質(zhì)量較差。但因其成本低、產(chǎn)量高，故被廣泛用于一般工程。
2．鎮(zhèn)靜鋼
煉鋼時(shí)采用錳鐵、硅鐵和鋁錠等作為脫氧劑，脫氧完全。這種鋼液鑄錠時(shí)能平靜地充滿錠模并冷卻凝固，故稱為鎮(zhèn)靜鋼，代號(hào)為“Z”。
鎮(zhèn)靜鋼雖成本較高，但其組織致密，成分均勻，含硫量較少，性能穩(wěn)定，故質(zhì)量好。適用于預(yù)應(yīng)力混凝土等重要結(jié)構(gòu)工程。
3．半鎮(zhèn)靜鋼
脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間，故稱為半鎮(zhèn)靜鋼。代號(hào)為“b”。
半鎮(zhèn)靜鋼是質(zhì)量較好的鋼。
4．特殊鎮(zhèn)靜鋼
比鎮(zhèn)靜鋼脫氧程度更充分徹底的鋼，故稱為特殊鎮(zhèn)靜鋼，代號(hào)為“TZ”。
特殊鎮(zhèn)靜鋼的質(zhì)量好，適用于特別重要的結(jié)構(gòu)工程。
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