钢水
钢水(Molten Steel)
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什么是钢水[1]
钢水是指液体状态的钢，钢水一般都镉成钢锭，也可以直接浇铸成铸件。
钢水的成分控制[2]
钢水的成分应符合钢种规格要求，但符合规格要求的钢水不一定完全适合连铸工艺。钢水是经过冶炼一精炼后才到达连铸的，实际上连铸无法控制钢水成分，即使成分微调，其范围也很有限。因而应根据连铸工艺的特点及铸坯质量的需要向连铸提供钢水，其主要原则为：
(1)成分的稳定性。多炉连浇，炉与炉钢水成分必须相近，做到相对稳定，以保铸坯性能的均匀。
(2)抗裂纹敏感性。铸坯是在运行过程中强制冷却成形，因而铸坯不仅受热应力、组织应力和钢水静压力等应力的作用，铸坯还受弯曲、拉坯矫直等机械应力的作用；一旦薄弱部位形成应力集中，必然引起铸坯内部和表面的裂纹。所以对钢中可能引起裂纹的元素含量要严加控制，或者避开成分裂纹敏感区，或者加入第三种元素消除其危害。
(3)钢水的可浇性，也是指钢水的流动性。在浇注温度合适的情况下，一定程度上也反映了钢水本身的纯净度。钢水中夹杂物、氮、氢、氧含量低，纯净度高，就会保持良好的流动性，这对小方坯的浇铸尤为重要。钢水中若含有Ti、Al、Cr等元素时，由于形成高熔点夹杂物，也会影响流动性。
1．碳成分
碳是影响钢组织性能的基本元素，尤其是需要在热处理状态使用的钢种，其影响就更为显著，为此钢水碳含量要精确控制。在多炉连浇时，各炉次间钢水ω[C]的差别最好在±0．02％。
钢中ω[C]=0．09％～0．12％范围内，对铸坯纵裂纹最敏感，主要是由于钢水凝固过程有包晶反应，体积收缩形成应力，导致裂纹，所以碳含量的控制应尽量避开裂纹敏感区，或者采用热顶式结晶器，或减弱结晶器冷却强度，在钢水凝固发生包晶反应时缓慢冷却，避免产生裂纹。
2．硫、磷的成分
硫和磷一般是钢的有害元素。
硫对钢的热裂纹敏感性有突出的影响。因此硫是关系铸坯质量和连铸工艺的重要元素之一。生产经验证明，当钢水中ω[S]＞0．020％时，板坯的表面热裂纹明显增多。同样，浇铸小方坯时产品也会产生缺陷。例如某厂浇铸115mm×115mm的小方坯，轧成线材，根据对钢中硫含量与线材缺陷关系的调查统计表明，ω[S]＜0．025％的炉次，产品的缺陷率为零；钢水0．026％＜ω[S]＜0．030％的炉次，产品缺陷率在20％左右，随钢的让，ω[S]的增加，产品缺陷率也增多；对ω[S]≥0．040％的炉次，其缺陷率达100％，可见降低硫含量是保证产品质量的基本条件。当然，钢种不同，对让，ω[S]要求也不同。普通碳钢出钢时ω[S]≤0．020％，同时ω[Mn] / ω[S]＞20，才能避免铸坯出现裂纹，并避免漏钢。对于含硫易切钢来讲，要求钢中ω[S]＜0．30％，其含锰量相应也高。因而就不会产生热裂纹，所以含硫易切钢也可以用连铸工艺。
还有研究认为：钢的凝固裂纹与![\omega_{[Mn]}^3/\omega_{[S]}](/wiki/w/images/math/2/4/f/24f422e48482fed8d204ed8676db0648.png)
的关系更具有规律性，当＞5时，就不会出现凝固裂纹。
钢中ω[P]＜0．030％，磷对连铸过程一般不会产生影响，应根据钢种要求控制含量。有些钢种对硫、磷要求极低，如深冲钢、高压容器钢、管线钢等，熔炼成分要求ω[S]＜0．005％，为此，对进入转炉的铁水都要进行预脱硫处理。其他人炉材料硫含量也应有明确的技术要求，钢水精炼过程还可深脱硫达到钢的品种标准。
3．硅、锰成分
硅、锰成分不仅影响钢的性能，还影响着钢水的可浇性。炉与炉之间硅、锰含量波动最好控制在ω[Si]＜±0．02％、ω[Mn]±0．02％，以保铸坯成分、性能稳定。非合金钢的硅、锰成分是通过脱氧加入的合金达到的，并要求一定的ω[Mn] / ω[Si]比，一般钢种ω[Mn] / ω[Si]＞2．5，某些钢种ω[Mn] / ω[Si]＞2．8，个别钢要求ω[Mn] / ω[Si]＞3．0。钢水经过炉外精炼处理，成分微调后，能够实现成分的精确控制。
4．残留元素的含量
钢的成分中有些元素不是有意加入的，而是随炼钢原料带入炉内，冶炼过程又不能去除而残留于钢中，称之为残留元素，如Cu、Sn、Sb、As等。对钢性能影响最大的是铜和锡，其含量应限制在0．20％以下。由于这些元素的综合作用较为复杂，通常以铜当量来表示，即：其中10ω[Sn]包括了砷与锑的隐蔽作用，所以对电弧炉炼钢精选入炉废钢尤为重要，限制这些元素的含量。铜含量最高应在0．20％以下，也可加入第三元素抵消其不良影响，如向钢水中加镍，可以抵消铜的危害，还要控制铸坯表面层凝固组织及表面温度，减轻铜的富集，避免表面渗铜而产生裂纹。