半镇静钢是什么

根据脱氧程度不同，模铸时分为：

①沸腾钢；

②半镇静钢；

③镇静钢。

而连铸时，基本为镇静钢，根据钢种和产品质量，脱氧分为3种模式：

①硅镇静钢（用si+mn脱氧）；

②硅铝镇静钢（si+mn+少量al脱氧）；

③铝镇静钢（用过剩al>0.01%）。

硅镇静钢

用si+mn脱氧，形成的脱氧产物有：

①纯sio2(固体)；

②mno·sio2（液体）；

③mno·feo（固溶体）。

对于硅镇静钢，控制mn/si，使其生成液态的mno·sio2，钢水可浇性好，但与si、mn相平衡的[o]d较高（（40～60）×10-6），在结晶器内钢水凝固时易生成皮下针孔或气泡，影响铸坯质量。

采用si+mn脱氧后，使钢水可浇性好（不堵水口），又不使铸坯产生针孔或皮下气泡，要控制钢水中溶解氧[o]d在（10～20）×10-6。

对于含碳较高的硅镇静钢（如高碳硬线钢、弹簧钢），为避免al2o3夹杂的有害作用，一般不加铝脱氧，而是用低铝的铁合金脱氧，钢水中的酸溶铝[al]s极低（<0.002%），则钢中溶解氧[o]d较高。为降低钢中[o]d，在lf精炼采用白渣操作+氩气搅拌，钢渣精炼扩散脱氧，既能把钢水中[o]d降到<

20×10-6,也能有效地脱硫（[s]<0.01%）。

硅镇静钢（c0.29%,mn0.8%～1.2%,si0.15%～0.40%）,lf精炼后钢水中[o]d与水口堵塞和针孔的关系可知：

钢水中[o]d控制在（10～20）×10-6，既可防止水口堵塞，铸坯又无皮下气孔生成。但钢水中[o]d<10×10-6，水口堵塞的可能性增加，因此应控制好：

（1）合适的mn/si

①mn/si低时形成sio2夹杂，增加了水口堵塞的可能性；

②mn/si高（>

2.5）时生成典型的mno·sio2（mno54.1%,sio245.9%），夹杂物容易上浮。

（2）铁合金中铝含量。如果铁合金中带入的铝使钢水中[al]s>0.003%,就会形成固态al2o3。

（3）控制lf白渣精炼时间，减少mno·al2o3生成。

3.2硅铝镇静钢

仅用si+mn脱氧，铸坯易形成皮下针孔，除采用lf白渣精炼降低钢中[o]d外，还可用si+mn+少量铝脱氧。但如果既要保持连铸的可浇性又要防止铸坯产生皮下针孔，应用si+mn+少量铝脱氧，形成的脱氧产物可能有：

①蔷薇辉石（2mno·2al2o3·5sio2）；

②锰铝榴石（3mno·al2o3·3sio2）；

③纯（al2o3>

25%）。

要把夹杂物成分控制在相图中锰铝榴石的阴影区，这样就可达到：

①夹杂物熔点低（1400℃），球形易上浮；

②热轧时夹杂物可塑性好（800～1300℃）；

③锰铝榴石夹杂物中al2o3接近20%左右，变形性最好；

④无单独al2o3的析出，钢水可浇性好，不堵水口；

⑤脱氧良好，不生成气孔。

理论计算指出，在钢中si=0.2%，mn=0.4%，温度为1550℃条件下，若钢中酸溶铝[al]s≤0.005%，则钢中[o]<

20×10-6,生成锰铝榴石而无al2o3析出，钢水可浇性好，铸坯又不产生皮下气孔。这对连铸生产是非常重要的。对于高碳硬线钢，用si+mn脱氧控制好钢中的[al]s来得到易变形的锰铝榴石而防止脆性al2o3夹杂析出，这对于防止拉拔脆断是非常重要的。

3.3铝镇静钢

对于中低碳细晶粒钢，要求钢中酸溶铝[al]s≥0.01%；对于低碳铝镇静钢，为改善薄板深冲性能，要求钢中[al]s=0.02%～0.05，为此要求用过剩铝脱氧。这样，需要解决两个问题。

（1）加铝方法

如何把铝加到钢水中达到目标值，且铝的回收率尽可能高。

（2）如何避免al2o3夹杂的有害作用

对于加铝方法，将一部法加铝改为两部法加铝：

①出钢时加铝量脱除钢水中超出c—o平衡的过剩氧量：

②精炼加铝量为脱除c相平衡的氧+目标铝含量（喂铝线）。

钢水中与酸溶铝[al]s相平衡的[o]d很低，为（2～6）×10-6，脱氧产物全部为al2o3，其害处是：

①al2o3熔点高（2050℃），钢水中呈固态；

②可浇性差，堵水口；

③al2o3可塑性差，不变形，影响钢材性能，尤其是深冲薄板的表面缺陷。

为此，采用钙处理（喂si-ca线或ca线）来改变al2o3形态。

（1）加铝较少，[al]s较低，采用轻钙处理

轻钙处理后生成钙长石cao·al2o3·2sio2(cao20%～25%,al2o337%,sio244%)或钙黄长石2cao·al2o3·sio2（cao40%,al2o337%,sio222%）。希望把夹杂物成分控制在cao-sio2-al2o3相图中的阴影区。夹杂物钙长石熔点低（1200～1400℃），在钢液中易上浮，可浇性好，不堵水口；热轧时夹杂物易变形不会发生拉拔脆断现象。

（2）加铝较多，[al]s较高，采用重钙处理

溶解钙与钢水中固相al2o3生成不同组成的铝酸钙（cao-al2o3）夹杂，cao和al2o3生成五个中间相，其组成与熔点见表2。应控制钢中钙含量，避免生成中间相ca6、ca2、ca而生成液相的12cao·7al2o3，有利于夹杂物上浮，也能够防止水口堵塞。

生成的铝酸钙夹杂中富集cao，具有高的硫容量，能吸收足够的硫，当钢水凝固时，夹杂物中硫的溶解度降低，硫化物沉淀形成中心为铝酸钙cao-al2o3,外壳为cas的双相夹杂。

钢中加入的ca除与反应外，还能与硫反应生成cas。cas也会引起水口堵塞。为提高钙处理转变al2o3为12cao·7al2o3的效率，应控制钢水中的硫含量小于0.01%。若s=0.010%～0.015%，钙处理后有cas生成；s=0.030%～0.040%时，钙处理首先生成cas，cas堵塞水口严重。

钙处理铝镇静钢，判断钢水中al2o3向球化转变的指标，文献中有不同的说法：

①ca/al>0.14；

②ca/t[o]=0.7～1.2。

对于铝镇静钢，钙处理后：

①解决了可浇性，不堵水口；

②夹杂物易上浮去除；

③消除了al2o3不变形夹杂物对钢性能的有害作用。

半镇静钢(Semi-killedsteel)

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。

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。