钢锭疏松等级评定

疏松一般通过钢坯或钢材的横向酸蚀试样检验。疏松程度根据标准评级图评定，分为1级至5级。疏松破坏钢组织的致密性，降低钢的塑性和韧性。对于内部致密度要求严格的合金钢及优质碳素结构钢，技术标准规定疏松应小于2级或3级。钢锭疏松是由于钢锭凝固过程中某些微小封闭区域钢液冷凝收缩得不到填充所致。收缩倾向大的钢种，疏松程度亦大。疏松通常与偏析伴生。钢中气体、非金属夹杂及硫、磷等杂质元素含量高时，疏松程度加重。选择合理的锭型，提高钢液的纯净度，控制适宜的注温、注速，有利于减轻疏松程度。增大钢锭轧制的压缩比，可显著降低疏松评级和减弱其不良影响。 2100433B

中心疏松的特征是在横向试片上相当于钢锭的轴心部位，呈现由集中的空隙和小黑点组成的不致密组织，并以空隙为主。由于它出现在钢材上相当于钢锭的轴心部位，不是整个截面上，而不同于一般疏松。另外，中心疏松只表现为不致密的组织，并未形成不连续的孔洞而明显区别于缩孔残余。

中心疏松也叫收缩疏松，它通常出现在缩孔下面、钢锭的头部和中部，是钢锭锭芯最后凝固部分的粗大等轴晶晶轴间没有钢液补充而形成的收缩孔隙，同时由于最后凝固部分富有杂质，酸蚀时易腐蚀形成海绵状小黑点。

冶炼时减少气体、夹杂以及使钢锭有良好的补缩对防止中心疏松有一定的效果。要指出的是，钢种和锭型对中心疏松有明显影响，含碳较高的钢种会影响钢的导热性、流动性。合金元素多的钢种都比较容易’出现中心疏松。因此，浇注这些钢种的锭模锥度可适当加大。此外，采用小锭比采用大锭时中心疏松程度要轻得多。

一般疏松的特征是在整个横向低倍试片上呈分散的小黑点(暗点)和小空隙。暗点处富集有偏析组元，因而易被腐蚀，呈海绵状；小空隙呈不规则多边形或圆形。

一般疏松的成因既和缩松有关，也和钢中气体夹杂的偏析有关。通常认为在钢结晶时，由于选分结晶的结果，先结晶的树枝状晶晶轴比较纯净，晶间则是富集较多偏析组元、气体和非金属夹杂物的少量未凝钢液。这部分较“脏”的钢液处于周围树枝状晶的包围之中，有时不能从锭芯大量未凝钢液得到补充和均匀成分，最后冷却时，它们没有全部充满枝晶间的空隙，形成一些细小孔洞。另外，有些部位即使被它们充满，但由于含较多杂质，低倍检验时也易被腐蚀形成暗点或被腐蚀掉而形成空隙，因此说它也与偏析有关。

一般疏松在钢中出现比较普遍，是允许存在的缺陷。但是某些重要零件的技术条件中对它也有级别要求。如若超过所要求的标准，则要判废或改作其他用途。减少一般疏松有以下两个途径：一是快速结晶，使树枝晶得不到发展，偏析减少；二是减少杂质，从根本上提高钢的纯度。为此，冶炼与浇注中应注意：

1、冶炼中充分去除气体，去除杂质，搞好脱氧。出钢浇注时防止钢液二次氧化。

2、根据钢材尺寸，选择适当锭型，既要保证足够压缩比，又不要任意加大钢锭尺寸。

3、根据不同锭型，选择适当的浇注温度和注速，尤其是要防止高温快注。

疏松的成因与钢水的冷凝收缩和选分结晶有关。钢水在结晶时，先结晶的树枝品品轴比较纯净，而枝晶间富集偏析元素。气体、非金属夹杂和少量未凝固的钢水最后凝固时，不能够全部充满枝晶间，因而形成一些细小微孔。

钢材在热加工过程中，疏松可大大改善．但当钢锭疏松非常严重时、压缩比不足或空型设计不当时，热加]_后疏松还会存在。严重的疏松视为钢材的缺陷。当疏松严重时，钢材的力学性能会受到一定影响。但根据钢材使用要求，可以按标准图片评定钢材疏松级别。采用提高钢水纯净度、加快冷却速度、炼铸用电磁搅拌和减少枝晶等措施，可以减少疏松。

钢锭疏松指钢材截面热酸蚀试片上组织不致密的现象，如图《钢锭疏松金相照片》所示：

在钢材截面热酸蚀试片上存在许多孔隙和小黑点，呈现组织不致密现象。当这些孔隙和小黑点分布在整个试片上时称为一般疏松：集中分布在中心的称为中心疏松。在纵向热酸蚀试片上，疏松表现为不同长度的纹，但仔细观察或用810倍放大镜观察，多纹没有深度。用扫描电子显微镜观察孔隙或条纹，可以发现树枝晶末梢有金属结晶的自由表面特征。

钢锭疏松是由于钢锭凝固过程中某些微小封闭区域钢液冷凝收缩得不到填充所致。收缩倾向大的钢种，疏松程度亦大。疏松通常与偏析伴生。钢中气体、非金属夹杂及硫、磷等杂质元素含量高时，疏松程度加重。

在铸锭的中部和头部以及晶界等地方，常有一些宏观或微观的收缩孔洞，通称缩孔。缩孔分为集中缩孔和分散缩孔，集中缩孔多产生在铸锭的头部和中部，分散性小缩孔分布在晶界和枝晶间，一般称为缩松或疏松；肉眼分辨不清的缩孔则称为显微疏松。

缩孔的形成一般是在液体金属由浇注温度降至凝固温度的过程中，困其自身的液态收缩和凝固收缩，在金属内部产生孔洞，此孔洞困种种原因没能得到补缩，故在最后凝固的地方形成缩孔。因此，金属的体积收缩率越大，则缩孔也越大。分散性疏松的形成原因与缩孔基本上相同，它是在同时凝固的条件下，在最后凝固的枝晶和晶粒之间，固液态收缩和凝固收缩产生的孔洞得不到补缩而造成的 。

选择合理的锭型，提高钢液的纯净度，控制适宜的注温、注速，有利于减轻疏松程度。增大钢锭轧制的压缩比，可显著降低疏松评级和减弱其不良影响。

1.防止缩孔、疏松的方法

1)防止钢锭产生疏松和缩孔的基本原则、是在由下而上地进行顺序凝固的条件下，对固液相区窄的钢种，适当提高浇温、并在帽口加保温剂或发热剂，实旋高温慢注，以增加液体流动性，使其及时补缩，如生产Q460钢，在钢包扩容后。钢水量增加，但生产工艺跟进不及时，致使在浇注时间延长、浇注温度降得过低的条件下，多次出现钢锭缩孔，后调整注温，该钢种的钢锭质量才得到改善 对固液相区宽的钢种。适当降低其浇注温度，采用低温快注，并于帽口处加保温剂或发热剂。加强帽口补缩钢液的流动性，并防止锭身粗大枝晶粒过多，影响钢液补缩，而形成缩孔。

2)加晶棱变质剂。外力振动也可减少树枝晶。扩大等轴晶区，防止搭桥疏松、缩孔现象发生，提高钢锭质量。

3)合理设计锭模。适当增加锭模高度作帽口，加强帽口保温效果。推迟帽口凝固时间，使钢锭补缩充分，如对P20、40Mn₂、40CrMnMo、40Cr等类型的易形成疏松、缩孔的钢，在使用≥20t锭型时．采用大帽口浇注。并于帽口部分加发热剂或保护渣等。效果显著，很少有缩孔现象出现。

4)对易产生缩松的大锭．应加强精炼效果，使金属中含气量和夹杂物尽量减少，并于浇注前对钢锭模进行烘烤和干燥。

2.减少小疏松和缩孔影响钢板质量的对策

1)钢锭加热温度要均匀，以防局部温差过大，从而在钢锭缺陷处产生过多应力集中，造成锭身内部裂纹，从而加大缺陷级别，影响成品质量。

2)防止钢锭加热温度过高和保温时间过长，使锭身缺陷处晶粒过分长大，从而降低钢锭缺陷处强韧性，造成轧制时钢板自缺陷严重处拉裂，形成废品。

3)对已知疏松严重的钢锭，可采用二次成材，开坯工艺可多道次小压下轧制，减少加工拉裂，并对疏松进行初步压合；在二次成材轧制时，可对强韧性已有所提高的板坯实行强压下，进一步焊合内部缺陷，以提高生产综合成材率和产品质量。

4)对疏松一般的钢锭一次成材时，可在轧机能力范围内，实施低速大压下，从而使变形区中心部承受较强的三向压应力，以预防拉应力造成拉裂，增加变形渗透，使板料内部接触面积增大，效果深入板厚中心处，从而达到使疏松缺陷闭锁至最后疏松界面的焊合 。2100433B

疏松程度根据标准评级图评定，分为1级至5级。疏松破坏钢组织的致密性，降低钢的塑性和韧性口对于内部致密度要求严格的合金钢及优质碳素结构钢，技术标准规定疏松应小于2级或3级 。