沸騰鋼 (rimming steel)
脫氧不完全的碳素鋼。一般用錳鐵和少量鋁脫氧后，鋼水中還留有高于碳氧平衡的氧量，與碳反應放出一氧化碳氣體。因此，在澆注時鋼水在鋼錠模內呈沸騰現(xiàn)象，故稱為沸騰鋼。沸騰鋼鋼錠的結構如圖所示，可分為5個帶：
(1)堅殼帶。鋼液接觸模壁后受到強烈冷卻，形成由細小等軸晶組成的無氣泡的致密、堅實的外殼帶。一般厚度為12～25mm。
(2)蜂窩氣泡帶。鋼錠下部的柱狀晶在向錠心生長時，平行于柱狀晶生長方向而逐漸長大成為橢圓形氣泡組成。
(3)中心堅固帶。為防止出現(xiàn)過分嚴重的偏析在鋼液上面加蓋封頂后，抑制了碳氧反應，氣體停止析出，蜂窩氣泡終止生長，而結晶繼續(xù)進行，形成無氣泡的由柱狀晶組成的中心堅固帶。
(4)二次氣泡帶。隨柱狀晶的生長，由于偏析作用碳氧富集到一定程度時，碳氧反應重新發(fā)生，產生的氣泡分布在鋼錠整個高度，成為二次氣泡帶。
(5)錠心帶。當模壁溫度與鋼錠中心溫度之差很小時，鋼錠心部形成等軸晶，成為錠心帶。此時沸騰已大致停止，但仍有少量氣孔形成，部分氣泡還能逐漸上移聚合長大為頭部大氣泡。構成頭部疏松區(qū)。沸騰鋼鋼錠凝固時強烈析出氣體，在各類鋼錠中，偏析最為嚴重。鋼錠越大，沸騰越烈，延續(xù)時間越長，偏析發(fā)展愈嚴重。
沸騰鋼鋼錠的典型結構
1-堅殼帶；2-蜂窩氣泡帶；3-中間堅固帶；4-二次氣泡帶；5-錠心帶；6-疏松區(qū)
沸騰鋼由于有良好的沸騰作用，鋼錠可形成一個純凈、堅實的外殼，故軋成的產品表面質量較好，特別適于制造薄板。并因含碳、硅量較低，有良好的焊接、冷彎和沖壓性能，一些冷沖壓件如拖拉機箱、汽車殼體等均使用沸騰鋼。還用它軋制一般型鋼、中板、線材、窄帶和管材。沸騰鋼鋼錠頭部沒有集中縮孔，軋制成坯后切頭率低，且消耗脫氧劑和耐火材料少，故成本較低。大多數(shù)國家沸騰鋼的產量占模鑄鋼總產量的40％～50％。但沸騰鋼偏析嚴重、組織不致密、力學性能波動較大，在軋材的不同部位抗拉強度和伸長率有明顯差別。其低溫沖擊性差，鋼板易于時效使韌性降低，故不適于制造對力學性能要求較高的零部件。此外，為保證模內正常沸騰，沸騰鋼碳含量不能超過0.28％，錳含量不大于0.60％，硅含量不大于0.03％，因此只限于生產普通低碳鋼，使沸騰鋼的鋼種受到很大限制。
性質:
沸騰鋼由于有良好的沸騰作用，鋼錠可形成一個純凈、堅實的外殼，故軋成的產品表面質量較好，特別適于制造薄板。并因含碳、硅量較低，有良好的焊接、冷彎和沖壓性能，一些冷沖壓件如拖拉機箱、汽車殼體等均使用沸騰鋼。還用它軋制一般型鋼、中板、線材、窄帶和管材。沸騰鋼鋼錠頭部沒有集中縮孔，軋制成坯后切頭率低，且消耗脫氧劑和耐火材料少，故成本較低。大多數(shù)國家沸騰鋼的產量占模鑄鋼總產量的40%~50%。但沸騰鋼偏析嚴重、組織不致密、力學性能波動較大，在軋材的不同部位抗拉強度和伸長率有明顯差別。其低溫沖擊性差，鋼板易于失效使韌性降低，故不適于制造對力學性能要求較高的零部件。此外，為保證模內正常沸騰，沸騰鋼碳含量不能超過0.28%，錳含量不大于0.60%，硅含量不大于0.03%，因此只限于生產普通低碳鋼，使沸騰鋼的鋼種受到很大限制。
分類及特點:
根據(jù)冶煉時脫氧程度的不同，鋼可分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼(新標準取消半鎮(zhèn)靜鋼)。沸騰鋼為脫氧不完全的鋼。鋼在冶煉后期不加脫氧劑(如硅、鋁等)，澆注時鋼液在鋼錠模內產生沸騰現(xiàn)象(氣體逸出)，鋼錠凝固后，蜂窩氣泡分布在鋼錠中，在軋制過程中這種氣泡空腔會被粘合起來。這類鋼的特點是鋼中含硅量很低，標準規(guī)定為痕量或不大于0.07%，通常注成不帶保溫帽的上小下大的鋼錠。優(yōu)點是鋼的收率高(約提高15%)，生產成本低，表面質量和深沖性能好。缺點是鋼的雜質多，成分偏析較大，所以性能不均勻。
鎮(zhèn)靜鋼為完全脫氧的鋼。通常鑄成上大下小帶保溫帽的錠型，澆注時鋼液鎮(zhèn)靜不沸騰。由于錠模上部有保溫帽(在鋼液凝固時作補充鋼液用)，這節(jié)帽頭在軋制開坯后需切除，故鋼的收得率低，但組織致密，偏析小，質量均勻。優(yōu)質鋼和合金一般都是鎮(zhèn)靜鋼。
半鎮(zhèn)靜鋼為脫氧較完全的鋼。脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間，澆注時有沸騰現(xiàn)象，但較沸騰鋼弱。這類鋼具有沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼的某些優(yōu)點，在冶煉操作上較難掌握。
過氧化鋼的危害:
過氧化鋼的危害主要是由于鋼中溶解過多的氧對鋼質產生的影響。鋼中溶解過多的氧，將得不到理想的鋼錠結構，因而得不到良好機械性能的鋼材。氧在液體鋼中的溶解度較大，而在固體鋼中溶解度很小。因此，氧將以氧化物夾雜形式存在于鋼中，使鋼的塑性和韌性大為下降,使鋼的切削性變壞，降低鋼的疲勞強度和沖擊韌性。
氧在鋼液中的溶解度隨溫度降低而減少,當鋼液在鋼錠模內凝固時，由于選分結晶,較純的金屬先凝固，把雜質推向未凝固的鋼液，故使鋼液中[C]、[O]發(fā)生偏析而引起了碳的再氧化，生成CO氣體，使鋼錠內部產生氣泡;鋼中氧還使硫的危害作用增加，因為FeO與S可以生成熔點僅為940℃的低熔點共晶體，造成鋼錠軋制時熱脆。
由于過氧化鋼鋼中含氧量高，因此脫氧很難控制,往往在澆注過程中表現(xiàn)為沸騰極強，此時，堅殼帶生成時受到循環(huán)鋼液沖刷少，得到的鋼錠結構不致密，且不純凈，當氣體在澆注完畢大量排出后,鋼液面下降，鋼錠頭部成為"靴筒"，在澆注過程中，為了防止鋼液在注管"上嘔"，保證澆注順利，采用刺鋁調整鋼液氧化性，它是一種補救措施，但易產生鋼液面急劇下陷，使鋼錠造成重皮、接痕等嚴重缺陷，同時，增加氣囊軋后廢品，造成鋼材如線棒材中心孔洞和帶鋼分層廢品。
建議及措施:
1)轉爐在冶煉Q195一F這種易過氧化的沸騰鋼時,選擇鐵水成分條件好的鐵水冶煉。
2)加強白灰造渣劑的質量控制,不能生燒或過燒,否則,生燒造成鋼水溫度下降,冶煉時間延長,過氧化出鋼。
3)化檢驗要及時準確,否則也會因化驗不及時影響冶煉時間加長,導致過氧化。
