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钢锭

钢锭是通过钢包将钢水倒入模具中凝固而成的钢锭。钢水在炼钢炉中冶炼后,必须浇铸成一定形状的钢锭或钢坯才能进行加工。用模具铸造钢锭的过程简称钢锭。

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钢锭仍是轧钢生产的主要原料。钢锭质量的优劣、钢锭的形状和重量在轧钢生产中起着非常重要的作用。轧钢生产中,除各种初轧机外,都可以用钢锭作原料,还有一些专用轧机、一些中厚板轧机也用钢锭做原料,国内很多地方中小企业的开坯机和成品轧机也用小钢锭做原料。选锭的内容主要是正确选择锭型、它的重量截面形状和尺寸。

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目录

浇铸方法 编辑本段

铸锭分为上部浇铸法(如概述图)和下铸法(如右图)两种。一般上浇钢锭内部组织较好,夹杂物较少,运行成本较低;下铸钢锭表面质量较好,但由于中间注入管和汤料通道,钢中夹杂物增多。钢锭的大小取决于许多因素,如炼钢炉的容量初轧机的开坯能力钢的尺寸和钢种特性。用于生产棒材和型材的铸锭通常是方形截面(称为方锭)用于生产板材的铸锭的横截面通常为矩形(称为扁锭)锻造材料的锭是方形的、圆形和多角形。 www.qwbaike.cn

钢水进入钢包后,需要静置一段时间,以去除出钢时夹杂在钢中的炉渣或其他杂质,同时也起到调节浇铸温度的作用。

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铸温:浇注温度应严格控制。如果浇铸温度过低,钢水进入结晶器后表面会立即凝固,造成钢锭表面缺陷,甚至钢水在钢包内开始凝固,造成金属损失或整炉钢报废;铸造温度过高时,会延缓铸锭表层的形成时间,导致铸锭出现热裂纹。对于镇静钢,浇铸温度一般控制在比该钢的液相线温度高40 ~ 60℃。为了保证整个钢包的温度均匀,可以向钢包内吹入氩气搅拌钢水。 www.qwbaike.cn

注速:一般下浇法需要合适的压射速度,以保证结晶器内钢水的稳定上升,调节浇铸温度。浇注温度过高时,采用慢压射,过低时,采用快压射。铸造方法应控制注射速度,以减少飞溅。

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铸造时,气氛中的氧气会进入钢锭,造成钢水的二次氧化,降低钢的质量。铸造优质钢时,应使用惰性气体氩气保护与空气接触的钢流,使用合成固体渣粉保护结晶器内上升的钢面。 www.qwbaike.cn

镇静钢锭体凝固造成的体积收缩需要用帽头内的钢水来补充,因此帽头的浇铸时间可以适当延长。一般情况下,帽头的注射速度比锭身慢一倍左右。 www.qwbaike.cn

缺陷 编辑本段

由于铸锭过程中操作或注射速度不当、铸造温度控制不当会在铸锭中产生各种缺陷。常见的缺陷为:钢锭表面的结疤、重皮和纵、横向裂纹内部残余缩孔、皮下气泡、疏松和偏析,耐火材料和炉渣混合在钢中、灰尘等引起的夹杂物。这些缺陷会大大降低钢锭的钢坯产量,甚至使整锭报废。

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分类 编辑本段

铸锭通常可分为以下几类: www.qwbaike.cn

未净钢

元宝只通过了最基础的(最低限)的脱氧处理。当锭凝固时,在锭模周围和底部生成接近纯铁的金属层,而碳、硫和磷在中心缩孔附近偏转。金属中的氧会生成一氧化碳,在金属中形成气孔,但在热轧过程中气孔会消失。不洁净钢最大的优点是可以获得缺陷少的钢表面-表面几乎是纯铁。大多数不洁净钢的碳含量小于0.1%的低碳钢。 www.qwbaike.cn

盖帽钢(加盖钢)

液体中的氧使钢锭在收缩中心附近的挠度低于不洁净钢,表面美观,内部化学成分均匀,机械性能更好。 www.qwbaike.cn

全净钢

凝固前将液体中的氧完全去除到最小限度内,以避免不洁净钢的边缘效应。脱氧处理包括向钢水中加入铁—硅合金可以将钢水中的氧转化为熔渣,获得均匀的金属液。 www.qwbaike.cn

半净钢

半洁净钢介于洁净钢和洁净钢之间,在钢水中加入少量的铁硅或铝作为脱氧剂,刚好可以去除洁净钢的边缘效应,使氧气充分分解。 www.qwbaike.cn

真空除氧钢(真空除气钢)

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通过真空处理,不需要添加任何脱氧元素,使钢水得到充分的脱氧效果,钢中不产生非金属介质。处理工艺是先增加钢中的碳含量,然后真空浇铸钢水此时碳和氧会反应生成一氧化碳,使钢水中的碳和氧逐渐降低到规定的水平。这种钢非常干净,因为在生产过程中没有添加会产生固体氧化物的脱氧元素。 www.qwbaike.cn

另外,由于浇铸前钢水中氧含量不同,钢锭分为镇静钢、沸腾钢和半镇静钢是三种基本类型。

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镇静钢

又称全脱氧钢,钢水中的氧含量很低,不会在凝固过程中与钢中的碳反应生成一氧化碳气泡。浇铸前,钢水必须进行充分脱氧,如用硅和铝脱氧,钢中的硅含量为0.3%左右,铝含量在(02~0.06%所有的镇静锭都有缩孔,所以必须用带绝缘帽的锭模铸造。经过轧制和切割后,钢锭的成材率为85 ~ 89%要求成分均匀、结构致密的钢采用这种钢锭。镇静钢采用上大下小带保温帽的模具。近年来,加热保温帽和保温帽被广泛用于提高钢坯收得率。

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沸腾钢

钢水中的氧含量很高(02~0.04%在锭模中会发生强烈的碳氧反应、产生一氧化碳气泡使钢水在结晶器内沸腾,故名。这种钢一凝固,气泡就形成并漂浮起来。钢锭的外皮用纯铁凝固成外壳。当表面层达到要求的厚度时,在铸锭顶部加一个盖板,使顶部凝固,防止气泡逸出;顶部也可以加硅铁、铝的脱氧等是化学封顶的;也可以用瓶口锭模加盖。另一种方法是在钢水凝固成表层后,在整个钢水中加入铝进行脱氧这种钢锭叫外沸腾内镇静钢。沸腾钢一般采用上小下大的敞口瓶口模。沸腾钢锭的钢坯收得率高达90 ~ 92%,主要用于低碳钢。

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半镇静钢

介于镇静钢和沸腾钢之间的钢种。这种钢内部气体少,结构接近镇静钢。半镇静钢在铸造初期不会产生气泡当顶部自然凝固并加盖时,(瓶口模具可以用来促进封盖)由于钢液中碳氧的富集和温度的降低,在钢锭顶部产生少量的一氧化碳气泡,填满整个钢液的凝固收缩空间。因此,钢锭的钢坯收得率接近沸腾钢。半镇静钢主要用于含碳量中等质量中等的结构钢,使用的模具一般是敞口的,上小下大。

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脱模浇铸后,钢锭内部完全凝固后才能脱模。对裂纹敏感性强的合金铸锭脱模后应处于热态(900℃)放入缓冷坑中保温缓冷,或放入轧钢车间的均热炉或加热炉中加热,温度不低于750℃。 www.qwbaike.cn

用途 编辑本段

根据钢锭的锻造和压制,钢锭被广泛使用、轧制产品的类型可分为以下几类。

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电力用钢

动力钢包括核电、火电、风电、水电等用钢。 www.qwbaike.cn

核电:核岛的核心部件,如蒸发器、主管道、堆芯支撑板、肘板发电机组低压转子等大型零件不仅要求高强度、高韧性、除了同质性高之外,有的还要求耐核辐射,大多采用电渣重熔锭,最大锭重715t t。

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水电:大型水电站发电机转子、机座、锁门等,要求强度高、高韧性、高洁净度。 www.qwbaike.cn

火电:超临界火力发电机的汽包、发电机座、涡轮发电机转子等,需要高温强度、高洁净度、抗蠕变性能。 www.qwbaike.cn

风电:用于底座、垂直杆和风力涡轮机轴的制造。

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机械制造用钢

机械制造业是钢锭的最大用户,尤其是目前我国已经成为世界机械制造大国,大型机械不仅需要满足国内需求,还需要大规模出口。其中,冶金机械中的大型矿山破碎机、球磨机大型高炉炉壳转炉托圈、宽厚板轧机工作辊转轴及传动系统、支撑辊和万向节轴、无缝钢管轧机主电机轴浮动芯棒、其他类型轧机的止动心轴和轧辊、轴承、轴承座都是用钢锭锻造而成;大型矿山机械中的挖掘机铲斗、铲臂吊臂等也是如此。 www.qwbaike.cn

高层建筑用钢

随着建筑业的发展,钢结构的高层建筑层出不穷,如迪拜塔、上海中心等。200米以上高层建筑抗震、为满足防风防火的需要,常被制成钢结构的主框架,其结构可由钢锭轧制的超厚板制成,可切割加工、焊接而成,要求强度高、抗震和z向性能。 www.qwbaike.cn

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