半镇静钢钢锭(semi killed steel ingot．)

由半脱氧钢水浇注的钢锭。半镇静钢的脱氧程度介于镇静钢和沸腾钢之间，钢水含氧量接近或略高于与碳平衡的含量，通常在(40～80)×10^-6范围内。浇注过程中一般不析出气体，只在注毕后排出少量气体，在模内发生短时间的微弱沸腾。残留于钢锭中的气泡容积大体上抵消钢的冷凝收缩，无集中缩孔，且形成微凸的顶部。故半镇静钢又称为“平衡钢”。半镇静钢钢锭的结构与沸腾钢钢锭相似，而性能却与镇静钢钢锭相近，成分偏析小，综合机械性能好。用半镇静钢代替镇静钢，由于切头减少，成坯率可提高7％～10％，还可以节约脱氧用硅铁和铝1／2～1／3。由于它的偏析较小和轧制废品少，成材率可接近沸腾钢，钢材性能却比沸腾钢好。而且半镇静钢钢锭浇注无需强制封顶，又特别适宜于快速上注，使铸锭生产能力比沸腾钢更高。半镇静钢的含碳量和含锰量也没有严格限制([c]可为0．05％～0．90％，[Mn]可为0．25％～1．70％，[Si]<0．12‰)，还允许含有一定量的合金元素，(如Nb、Cu等)，因而可浇铸的钢种多。在20世纪中叶，半镇静钢的应用达到高峰。世界上一些主要产钢国家(苏、美、英、日等)的半镇静钢产量约占其钢产量的10％～30％，大批生产普通碳素钢和普通低合金钢等三四十个钢种，轧成型、板管、线等各种钢材，应用于建筑、机械、造船、石油等]2部门。中国武汉钢铁公司、包头钢铁公司、宝山钢铁(集团)公司曾批量生产B4b、B5b、16Nbcub、18Nbb等10余个钢种用于轧制型钢及中厚板。70年代后，随着连续铸钢的迅速取代模铸，半镇静钢的产量大幅度减少。半镇静钢生产的主要难度是对钢水的脱氧和脱气程度的严格要求。钢水含氧量必须稳定地控制在很窄的范围内，要求波动值<5×10。半镇静钢的成分偏析虽比沸腾钢减轻很多，但仍比镇静钢严重，钢中硅酸盐夹杂物也较多。因此，半镇静钢一般不适于重要用途。

结构特点 半镇静钢钢锭结构介于镇静钢钢锭和沸腾钢钢锭之间，包括偏镇静型、平衡型、偏沸腾型等一系列不同的类型，如图所示。图中b，c为平衡型即典型的半镇静钢钢锭结构示意。钢锭下半部因钢水静压力较大抑制了[c]一[O]反应，结构敛密，没有气泡；而在钢锭上部由于钢水静压力减小，[c]一[o]反应得以进行，在无气泡皮层之后形成较窄的蜂窝气泡(或皮下气泡)带；钢锭头部中心分布有一些大小不一的气泡，头部略微上涨。这类钢锭轧后铜坯表面质量良好，成坯率高，成分偏析也较小。但适宜的氧含量范围很窄，脱氧控制较难。若钢水脱氧不足，钢锭头部将上涨，蜂窝气泡带宽度和分布高度增加，无气泡皮层减薄；若脱氧稍过度，顶面将下陷，头部出现较深的缩孔。这两种情况都将使成坯率降低。图。为偏镇静型半镇静钢钢锭结构示意图。钢水的脱氧程度有意控制强些，浇注时只在钢锭上部形成部分气泡，但又不足以补偿钢水全部的冷凝收缩，因而形成不同程度的缩孔。这类钢锭成分偏析比平衡型钢锭还小，轧后钢坯表面质量也好，但须切出集中缩孔部分，成坯率有所降低，主要适用于代替镇静钢使用的中、高碳下注的半镇静钢钢锭。图中d为偏沸腾型半镇静钢钢锭结构示意。钢水脱氧有意控制不足，在浇注过程中加适量铝调整。钢锭结构与沸腾不良的沸腾钢钢锭相近，没有缩孔，头部稍有上涨，钢锭表层白上至下都有气泡，无气泡皮层很薄。这类半镇静钢美国生产较多，绝大多数采用上注，钢坯采用自动火焰表面清理，保证钢坯表面质量。这类钢锭结构适用于代替沸腾钢使用的微碳或低碳半镇静钢，生产工艺简单．成分偏析小，成坯率也较高。

宏观偏析特征 半镇静钢在浇注过程中沸腾微弱，注毕很快停止沸腾。因此，宏观成分偏析比沸腾钢锭小得多，但仍比镇静钢钢锭大。偏析倾向大的碳、硫、磷等元素含量沿钢锭断面呈规律性变化，钢锭下半部由表面向锭心先有所增加而后缓慢降低；而钢锭上半部则是逐步增加，至锭心区，增加幅度最大。区域偏析与镇静钢钢锭相似，在钢锭上半部出现倒V形偏析，但因冷凝收缩不是由保温帽中钢水充填，通常不产生明显的V形偏析。头部气泡下的正偏析带比沸腾钢钢锭下移(约在距上顶25％的锭心处)，但偏析程度明显降低。碳、硫、磷的最大偏析度(Cmax／C。)分别为125％、160％和170％左右。通常，在快速凝固的“金属桥”下，出现杂质浓度较高的偏析斑点。

生产工艺 包括半镇静钢的脱氧、浇注及钢锭的热送和开坯。

脱氧 有盛钢桶内脱氧和钢锭模内脱氧之分。桶内脱氧比较适合于偏镇静型半镇静钢。在桶内控制硅达到目标含量．并在出钢时根据钢水的氧化性加铝调整含氧量，模内不加或少加铝。模内脱氧比较适合偏沸腾型和平衡型半镇静钢。在桶内有意控制脱氧不足，再在模内用铝调整。铝尽可能迟加，使钢锭上部能和下部一样形成足够厚的无气泡皮层。但加铝过迟，气泡有可能冲破顶面凝固层而冒涨。半镇静钢浇注时要根据第一支(上注时)或第一盘(下注时)钢锭注毕后模内钢水冒火花的时间或凝固后钢锭头部的形状判断钢水的氧化性是否合适，在随后的浇注中再加铝作适当的调整。利用浓差电池法直接测定钢水氧的技术可以对半镇静钢脱氧程度做精确控制。

浇注 半镇静钢一般采用上小下大敞口钢锭模以低温快速上注。快注能抑制模内[c]一[O]反应的进行，减轻脱氧和气体含量等对钢锭结构的影响程度，有利于消除气泡暴露、结疤和翻皮等缺陷低温则是快注的前提条件，在钢水能正常上升的条件下，尽量降低注温，可加大无气泡皮层的厚度和加快钢锭的凝固速度，减少偏析程度。通常采用60～100mm大直径水口进行全程全流快速上注，注速达2m／min以上，最高注速达7m/min.

热送和开坯 半镇静钢钢锭对加热和开坯轧制有特殊要求。由于半镇静钢钢锭的无气泡皮层很薄，要求保bao热送至均热炉，最好把钢锭小头朝下装炉，并采用弱氧化性或还原性气氛加热，避免待轧时间过长。同时要求加大初轧压下量，以防气泡暴露并促进气泡的焊合。