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  介绍

  沸腾钢钢锭一般采用上小下大敞口钢锭模或瓶口钢锭模浇注。未完全脱氧钢水注入模内，伴随着结晶发生[c]和[o]的富集，引起[c] [o]={co}↑反应，析出的大量co气体带动钢水沿凝固前沿上升，再由锭心下降，形成对流和沸腾，注毕继续沸腾一定时间后，顶面钢水被强制凝固封顶。钢锭液芯部分残余钢水在较大压力下继续结晶，直至完全凝固。沸腾钢钢水成分有严格限制，要求[c]≤0.3%，[mn]≤0.6%，[si]及[al]都应为痕迹量；碳过低（[c]0.1%的易切钢）的钢水难以浇注出合格的沸腾钢钢锭。边长小于150mm的小型钢锭也不适于浇注沸腾钢。

  沸腾钢浇注时模内钢水的良好沸腾，有利于防止翻皮、夹渣等表面缺陷，钢锭表面质量好；且残留于头部的气泡抵消了钢的冷凝收缩，不产生集中的一次缩孔，钢锭成坯率高，加以脱氧合金消耗也少，因而钢材生产成本低，是经济实用的钢材品种。沸腾钢钢锭可轧制薄板、中板、棒材和线材等，用于制造一般建筑构件、汽车深冲件、薄壁冲压件、焊管及焊条等。轧制压缩比足够大时，沸腾钢锭内部的各类气泡，完全可以焊合。热轧沸腾钢钢材具有良好的塑性，屈服强度最高级别达235～255 mpa。但其时效敏感性、低温脆性等指标不如镇静钢。钢材化学成分偏析也较大，使其应用受到一定限制。沸腾钢钢锭生产已有百余年历史。长期的生产实践与理论研究，已能对沸腾钢钢锭浇注过程的排气状况、钢锭气泡分布及偏析规律等问题给出定量或半定量地确切分析。近20多年来连续铸钢迅速发展，已逐步取代模铸。沸腾钢不适于连铸，沸腾钢钢锭的产量及其所占比例将日趋降低。以至可能停止生产。而已开发成功的低硅、低铝的“准沸腾钢”可进行连铸，这将使沸腾钢的某些优点得以在连铸钢中延续。

  钢锭结构典型的沸腾钢钢锭结构为自表面至中心由坚壳带、蜂窝气泡带、中间坚实带、二次气泡带和锭心带5个区域组成。前3个带系钢水自由沸腾期间所形成，又统称沸腾层。钢水氧化性不同或封顶方法不同，沸腾钢钢锭结构会发生明显变化。就晶体结构而论，沸腾钢钢锭由细小等轴晶、柱状晶及粗大等轴晶三带构成。但由于沸腾钢钢锭在凝固过程中钢水的沸腾作用，形成了其特有的气泡带结构、成分偏析和大型非金属夹杂物的聚集带。沸腾钢钢锭中的各类气泡容积的总和，可以抵消钢水的冷凝收缩，钢锭中不产生集中的缩孔，钢锭头部一般略有上涨和上凸。

  沸腾钢钢锭凝固过程中，随着结晶速度和排气条件的变化，形成不同的结晶带：

  （1）坚壳带。钢水注入模内，受到模壁的强烈冷却而快速结晶，形成细小等轴晶的激冷层。随后柱状晶开始生长，〔c〕、〔o〕因结晶液析而在凝固前沿富集，使（〔c〕·〔o〕）实际增加，远远超过（〔c〕 ·〔o〕）平衡值，〔c〕、〔o〕间反应激烈进行，引起模内钢水强烈沸腾，产生的co气体全部上浮排除，形成无气泡的坚壳带。钢水氧化性愈强或注速愈慢，模内沸腾愈激烈，坚壳带愈厚。在正常条件下，坚壳带厚度为8～20mm以上。

  （2）蜂窝气泡带。随着柱状晶的发展，结晶速度逐渐减慢，〔c〕、〔o〕富集的速度减慢；而钢水静压力逐渐增加，使（〔c〕·〔o〕）平衡值随之增大。这样，〔c〕·〔o〕的过饱和值逐渐减小，〔c〕-〔o〕反应虽能进行，但co产生量及排气速度减慢模内沸腾相应减弱。于是气泡在柱状晶间生成，并随柱状晶的发展而发展。气泡长大速度大于结晶速度时，气泡断面逐渐增大。突出凝固前沿发展到钢水中的部分增大到一定程度即不时地断裂上浮；埋入柱状晶部分则残留在钢锭中。气泡长大速度与结晶速度相等时，气泡拉长长大。当气泡长大速度小于结晶速度时，气泡断面逐渐缩小，呈蝌尾形滞留在钢锭中。因此，蜂窝气泡带为密集分布于柱状晶之间，纵断面呈周期性变化的长形虫状气泡群，横断面酷似蜂窝，单个气泡直径约4～8mm，长度小于70～80 mm。蜂窝气泡带通常只分布在钢锭的下半部。钢锭上部钢水静压力小，co气泡大量生成，特别是下部气泡的上浮、膨胀和冲刷作用，使上部气泡更能充分逸出。沸腾强度增加，蜂窝气泡带的分布高度降低。一般情况下，蜂窝气泡带的发展一直延续到钢锭封顶时为止。根据沸腾时间的长短，蜂窝气泡带的宽度一般为30～100mm。

  （3）中间坚实带。钢锭的封顶使产生气泡需要克服的外压力突然增加，凝固前沿的（〔c〕·〔o〕）实际8mm，大钢锭>15mm）且组织致密；钢锭化学成分偏析在允许范围内，保证钢材性能符合技术标准；钢中大颗粒夹杂物含量少，不含能导致钢材出现分层或开裂的缺陷；钢锭头部的上涨和下陷要尽量少，无集中缩孔和严重疏松区，以保持较高的成坯率。沸腾钢钢锭的上述质量指标往往只能在钢锭开坯或轧制成材之后才能判定。故多数沸腾钢锭缺陷表现为轧后钢坯钢材上的缺陷，常见的沸腾钢钢锭（或表现在钢材制品上）缺陷有：结疤、气泡暴露、菜花头、下陷、分层等。 

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