鋼錠

鋼錠是通過鋼包將鋼水倒入模具中凝固而成的鋼錠。鋼水在煉鋼爐中冶煉后，必須澆鑄成一定形狀的鋼錠或鋼坯才能進行加工。用模具鑄造鋼錠的過程簡稱鋼錠。

鋼錠仍是軋鋼生產(chǎn)的主要原料。鋼錠質(zhì)量的優(yōu)劣、鋼錠的形狀和重量在軋鋼生產(chǎn)中起著非常重要的作用。軋鋼生產(chǎn)中，除各種初軋機外，都可以用鋼錠作原料，還有一些專用軋機、一些中厚板軋機也用鋼錠做原料，國內(nèi)很多地方中小企業(yè)的開坯機和成品軋機也用小鋼錠做原料。選錠的內(nèi)容主要是正確選擇錠型、它的重量截面形狀和尺寸。

鑄錠分為上部澆鑄法（如概述圖）和下鑄法（如右圖）兩種。一般上澆鋼錠內(nèi)部組織較好，夾雜物較少，運行成本較低；下鑄鋼錠表面質(zhì)量較好，但由于中間注入管和湯料通道，鋼中夾雜物增多。鋼錠的大小取決于許多因素，如煉鋼爐的容量初軋機的開坯能力鋼的尺寸和鋼種特性。用于生產(chǎn)棒材和型材的鑄錠通常是方形截面（稱為方錠）用于生產(chǎn)板材的鑄錠的橫截面通常為矩形（稱為扁錠）鍛造材料的錠是方形的、圓形和多角形。

鋼水進入鋼包后，需要靜置一段時間，以去除出鋼時夾雜在鋼中的爐渣或其他雜質(zhì)，同時也起到調(diào)節(jié)澆鑄溫度的作用。

鑄溫：澆注溫度應嚴格控制。如果澆鑄溫度過低，鋼水進入結(jié)晶器后表面會立即凝固，造成鋼錠表面缺陷，甚至鋼水在鋼包內(nèi)開始凝固，造成金屬損失或整爐鋼報廢；鑄造溫度過高時，會延緩鑄錠表層的形成時間，導致鑄錠出現(xiàn)熱裂紋。對于鎮(zhèn)靜鋼，澆鑄溫度一般控制在比該鋼的液相線溫度高40 ~ 60℃。為了保證整個鋼包的溫度均勻，可以向鋼包內(nèi)吹入氬氣攪拌鋼水。

注速：一般下澆法需要合適的壓射速度，以保證結(jié)晶器內(nèi)鋼水的穩(wěn)定上升，調(diào)節(jié)澆鑄溫度。澆注溫度過高時，采用慢壓射，過低時，采用快壓射。鑄造方法應控制注射速度，以減少飛濺。

鑄造時，氣氛中的氧氣會進入鋼錠，造成鋼水的二次氧化，降低鋼的質(zhì)量。鑄造優(yōu)質(zhì)鋼時，應使用惰性氣體氬氣保護與空氣接觸的鋼流，使用合成固體渣粉保護結(jié)晶器內(nèi)上升的鋼面。

鎮(zhèn)靜鋼錠體凝固造成的體積收縮需要用帽頭內(nèi)的鋼水來補充，因此帽頭的澆鑄時間可以適當延長。一般情況下，帽頭的注射速度比錠身慢一倍左右。

由于鑄錠過程中操作或注射速度不當、鑄造溫度控制不當會在鑄錠中產(chǎn)生各種缺陷。常見的缺陷為：鋼錠表面的結(jié)疤、重皮和縱、橫向裂紋內(nèi)部殘余縮孔、皮下氣泡、疏松和偏析，耐火材料和爐渣混合在鋼中、灰塵等引起的夾雜物。這些缺陷會大大降低鋼錠的鋼坯產(chǎn)量，甚至使整錠報廢。

鑄錠通常可分為以下幾類：

未凈鋼

元寶只通過了最基礎的（最低限）的脫氧處理。當錠凝固時，在錠模周圍和底部生成接近純鐵的金屬層，而碳、硫和磷在中心縮孔附近偏轉(zhuǎn)。金屬中的氧會生成一氧化碳，在金屬中形成氣孔，但在熱軋過程中氣孔會消失。不潔凈鋼最大的優(yōu)點是可以獲得缺陷少的鋼表面-表面幾乎是純鐵。大多數(shù)不潔凈鋼的碳含量小于0.1%的低碳鋼。

蓋帽鋼（加蓋鋼）

液體中的氧使鋼錠在收縮中心附近的撓度低于不潔凈鋼，表面美觀，內(nèi)部化學成分均勻，機械性能更好。

全凈鋼

凝固前將液體中的氧完全去除到最小限度內(nèi)，以避免不潔凈鋼的邊緣效應。脫氧處理包括向鋼水中加入鐵—硅合金可以將鋼水中的氧轉(zhuǎn)化為熔渣，獲得均勻的金屬液。

半凈鋼

半潔凈鋼介于潔凈鋼和潔凈鋼之間，在鋼水中加入少量的鐵硅或鋁作為脫氧劑，剛好可以去除潔凈鋼的邊緣效應，使氧氣充分分解。

真空除氧鋼（真空除氣鋼）

通過真空處理，不需要添加任何脫氧元素，使鋼水得到充分的脫氧效果，鋼中不產(chǎn)生非金屬介質(zhì)。處理工藝是先增加鋼中的碳含量，然后真空澆鑄鋼水此時碳和氧會反應生成一氧化碳，使鋼水中的碳和氧逐漸降低到規(guī)定的水平。這種鋼非常干凈，因為在生產(chǎn)過程中沒有添加會產(chǎn)生固體氧化物的脫氧元素。

另外，由于澆鑄前鋼水中氧含量不同，鋼錠分為鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼是三種基本類型。

鎮(zhèn)靜鋼

又稱全脫氧鋼，鋼水中的氧含量很低，不會在凝固過程中與鋼中的碳反應生成一氧化碳氣泡。澆鑄前，鋼水必須進行充分脫氧，如用硅和鋁脫氧，鋼中的硅含量為0.3%左右，鋁含量在（02～0.06%所有的鎮(zhèn)靜錠都有縮孔，所以必須用帶絕緣帽的錠模鑄造。經(jīng)過軋制和切割后，鋼錠的成材率為85 ~ 89%要求成分均勻、結(jié)構致密的鋼采用這種鋼錠。鎮(zhèn)靜鋼采用上大下小帶保溫帽的模具。近年來，加熱保溫帽和保溫帽被廣泛用于提高鋼坯收得率。

沸騰鋼

鋼水中的氧含量很高（02～0.04%在錠模中會發(fā)生強烈的碳氧反應、產(chǎn)生一氧化碳氣泡使鋼水在結(jié)晶器內(nèi)沸騰，故名。這種鋼一凝固，氣泡就形成并漂浮起來。鋼錠的外皮用純鐵凝固成外殼。當表面層達到要求的厚度時，在鑄錠頂部加一個蓋板，使頂部凝固，防止氣泡逸出；頂部也可以加硅鐵、鋁的脫氧等是化學封頂?shù)模灰部梢杂闷靠阱V模加蓋。另一種方法是在鋼水凝固成表層后，在整個鋼水中加入鋁進行脫氧這種鋼錠叫外沸騰內(nèi)鎮(zhèn)靜鋼。沸騰鋼一般采用上小下大的敞口瓶口模。沸騰鋼錠的鋼坯收得率高達90 ~ 92%，主要用于低碳鋼。

半鎮(zhèn)靜鋼

介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間的鋼種。這種鋼內(nèi)部氣體少，結(jié)構接近鎮(zhèn)靜鋼。半鎮(zhèn)靜鋼在鑄造初期不會產(chǎn)生氣泡當頂部自然凝固并加蓋時，（瓶口模具可以用來促進封蓋）由于鋼液中碳氧的富集和溫度的降低，在鋼錠頂部產(chǎn)生少量的一氧化碳氣泡，填滿整個鋼液的凝固收縮空間。因此，鋼錠的鋼坯收得率接近沸騰鋼。半鎮(zhèn)靜鋼主要用于含碳量中等質(zhì)量中等的結(jié)構鋼，使用的模具一般是敞口的，上小下大。

脫模澆鑄后，鋼錠內(nèi)部完全凝固后才能脫模。對裂紋敏感性強的合金鑄錠脫模后應處于熱態(tài)（900℃）放入緩冷坑中保溫緩冷，或放入軋鋼車間的均熱爐或加熱爐中加熱，溫度不低于750℃。

根據(jù)鋼錠的鍛造和壓制，鋼錠被廣泛使用、軋制產(chǎn)品的類型可分為以下幾類。

電力用鋼

動力鋼包括核電、火電、風電、水電等用鋼。

核電：核島的核心部件，如蒸發(fā)器、主管道、堆芯支撐板、肘板發(fā)電機組低壓轉(zhuǎn)子等大型零件不僅要求高強度、高韌性、除了同質(zhì)性高之外，有的還要求耐核輻射，大多采用電渣重熔錠，最大錠重715t t。

水電：大型水電站發(fā)電機轉(zhuǎn)子、機座、鎖門等，要求強度高、高韌性、高潔凈度。

火電：超臨界火力發(fā)電機的汽包、發(fā)電機座、渦輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子等，需要高溫強度、高潔凈度、抗蠕變性能。

風電：用于底座、垂直桿和風力渦輪機軸的制造。

機械制造用鋼

機械制造業(yè)是鋼錠的最大用戶，尤其是目前我國已經(jīng)成為世界機械制造大國，大型機械不僅需要滿足國內(nèi)需求，還需要大規(guī)模出口。其中，冶金機械中的大型礦山破碎機、球磨機大型高爐爐殼轉(zhuǎn)爐托圈、寬厚板軋機工作輥轉(zhuǎn)軸及傳動系統(tǒng)、支撐輥和萬向節(jié)軸、無縫鋼管軋機主電機軸浮動芯棒、其他類型軋機的止動心軸和軋輥、軸承、軸承座都是用鋼錠鍛造而成；大型礦山機械中的挖掘機鏟斗、鏟臂吊臂等也是如此。

高層建筑用鋼

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，鋼結(jié)構的高層建筑層出不窮，如迪拜塔、上海中心等。200米以上高層建筑抗震、為滿足防風防火的需要，常被制成鋼結(jié)構的主框架，其結(jié)構可由鋼錠軋制的超厚板制成，可切割加工、焊接而成，要求強度高、抗震和z向性能。