鋼水
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鋼水(Molten Steel)
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什麼是鋼水[1]
鋼水是指液體狀態的鋼，鋼水一般都鎘成鋼錠，也可以直接澆鑄成鑄件。
鋼水的成分控制[2]
鋼水的成分應符合鋼種規格要求，但符合規格要求的鋼水不一定完全適合連鑄工藝。鋼水是經過冶煉一精煉後才到達連鑄的，實際上連鑄無法控制鋼水成分，即使成分微調，其範圍也很有限。因而應根據連鑄工藝的特點及鑄坯質量的需要向連鑄提供鋼水，其主要原則為：
(1)成分的穩定性。多爐連澆，爐與爐鋼水成分必須相近，做到相對穩定，以保鑄坯性能的均勻。
(2)抗裂紋敏感性。鑄坯是在運行過程中強製冷卻成形，因而鑄坯不僅受熱應力、組織應力和鋼水靜壓力等應力的作用，鑄坯還受彎曲、拉坯矯直等機械應力的作用；一旦薄弱部位形成應力集中，必然引起鑄坯內部和錶面的裂紋。所以對鋼中可能引起裂紋的元素含量要嚴加控制，或者避開成分裂紋敏感區，或者加入第三種元素消除其危害。
(3)鋼水的可澆性，也是指鋼水的流動性。在澆註溫度合適的情況下，一定程度上也反映了鋼水本身的純凈度。鋼水中夾雜物、氮、氫、氧含量低，純凈度高，就會保持良好的流動性，這對小方坯的澆鑄尤為重要。鋼水中若含有Ti、Al、Cr等元素時，由於形成高熔點夾雜物，也會影響流動性。
1．碳成分
碳是影響鋼組織性能的基本元素，尤其是需要在熱處理狀態使用的鋼種，其影響就更為顯著，為此鋼水碳含量要精確控制。在多爐連澆時，各爐次間鋼水ω[C]的差別最好在±0．02％。
鋼中ω[C]=0．09％～0．12％範圍內，對鑄坯縱裂紋最敏感，主要是由於鋼水凝固過程有包晶反應，體積收縮形成應力，導致裂紋，所以碳含量的控制應儘量避開裂紋敏感區，或者採用熱頂式結晶器，或減弱結晶器冷卻強度，在鋼水凝固發生包晶反應時緩慢冷卻，避免產生裂紋。
2．硫、磷的成分
硫和磷一般是鋼的有害元素。
硫對鋼的熱裂紋敏感性有突出的影響。因此硫是關係鑄坯質量和連鑄工藝的重要元素之一。生產經驗證明，當鋼水中ω[S]＞0．020％時，板坯的錶面熱裂紋明顯增多。同樣，澆鑄小方坯時產品也會產生缺陷。例如某廠澆鑄115mm×115mm的小方坯，軋成線材，根據對鋼中硫含量與線材缺陷關係的調查統計表明，ω[S]＜0．025％的爐次，產品的缺陷率為零；鋼水0．026％＜ω[S]＜0．030％的爐次，產品缺陷率在20％左右，隨鋼的讓，ω[S]的增加，產品缺陷率也增多；對ω[S]≥0．040％的爐次，其缺陷率達100％，可見降低硫含量是保證產品質量的基本條件。當然，鋼種不同，對讓，ω[S]要求也不同。普通碳鋼出鋼時ω[S]≤0．020％，同時ω[Mn] / ω[S]＞20，才能避免鑄坯出現裂紋，並避免漏鋼。對於含硫易切鋼來講，要求鋼中ω[S]＜0．30％，其含錳量相應也高。因而就不會產生熱裂紋，所以含硫易切鋼也可以用連鑄工藝。
還有研究認為：鋼的凝固裂紋與![\omega_{[Mn]}^3/\omega_{[S]}](/w/images/math/2/4/f/24f422e48482fed8d204ed8676db0648.png)
的關係更具有規律性，當＞5時，就不會出現凝固裂紋。
鋼中ω[P]＜0．030％，磷對連鑄過程一般不會產生影響，應根據鋼種要求控制含量。有些鋼種對硫、磷要求極低，如深沖鋼、高壓容器鋼、管線鋼等，熔煉成分要求ω[S]＜0．005％，為此，對進入轉爐的鐵水都要進行預脫硫處理。其他人爐材料硫含量也應有明確的技術要求，鋼水精煉過程還可深脫硫達到鋼的品種標準。
3．硅、錳成分
硅、錳成分不僅影響鋼的性能，還影響著鋼水的可澆性。爐與爐之間硅、錳含量波動最好控制在ω[Si]＜±0．02％、ω[Mn]±0．02％，以保鑄坯成分、性能穩定。非合金鋼的硅、錳成分是通過脫氧加入的合金達到的，並要求一定的ω[Mn] / ω[Si]比，一般鋼種ω[Mn] / ω[Si]＞2．5，某些鋼種ω[Mn] / ω[Si]＞2．8，個別鋼要求ω[Mn] / ω[Si]＞3．0。鋼水經過爐外精煉處理，成分微調後，能夠實現成分的精確控制。
4．殘留元素的含量
鋼的成分中有些元素不是有意加入的，而是隨煉鋼原料帶入爐內，冶煉過程又不能去除而殘留於鋼中，稱之為殘留元素，如Cu、Sn、Sb、As等。對鋼性能影響最大的是銅和錫，其含量應限制在0．20％以下。由於這些元素的綜合作用較為複雜，通常以銅當量來表示，即：其中10ω[Sn]包括了砷與銻的隱蔽作用，所以對電弧爐煉鋼精選入爐廢鋼尤為重要，限制這些元素的含量。銅含量最高應在0．20％以下，也可加入第三元素抵消其不良影響，如向鋼水中加鎳，可以抵消銅的危害，還要控制鑄坯錶面層凝固組織及錶面溫度，減輕銅的富集，避免錶面滲銅而產生裂紋。
