优质钢和特殊钢钢水准备主要指钢水成分、钢水温度和钢水洁净度。下面对钢水成分控制进行简略介绍。

 

为了保证用户对均匀性能的要求，必须以较窄的化学成分范围，为用户规范热处理工艺创造必要的条件。国际标准和国家标准要求比较松，适合不同企业对不同钢种等级要求。随着材料科学的不断进步，用户对某一钢种的成分和性能要求越来越高，提出用户自己的技术协议，规定了比国家标准和国际标准严格的多的成分控制，钢铁生产企业就必须按照市场苛刻要求来组织生产。多炉生产时，浇铸炉次之间的成分波动应尽可能小，从而达到整个订单的成分偏析控制在较小的范围内。目前特殊钢和优质钢生产配置的精炼手段，均可精细调整钢水成分。

 

熔炼分析：熔炼分析是炼钢界普遍使用的交货方式，熔炼分析是非常准确的，它代表了一炉钢的化学成分。中低碳钢分析从连铸的中间包内取样，一般在当前钢包浇铸一半时候。高碳钢往往是精炼炉结束后取样，若钢水经过真空脱气过程，则脱气后取样。轴承钢的液相线温度为1455℃，中间包钢水温度在1475℃-1485℃范围内，在中间包内钢水温度较低，往往容易取样失败，此时的取样来代表熔炼分析应该在真空脱气完成后，再经过弱吹氩后准备上大包回转台之前取样，此时取样能够代表熔炼分析，而且取样正常。如果冶炼的钢种不经过真空脱气工序，则在精炼后弱吹氩结束后取样即可。

 

成品分析：成品分析是指在钢材上或者钢坯上面的化学成分分析。与熔炼分析有所不同。在连铸坯切割取样分析成分，不能使用一个点的成分来代表整个截面的成分，应该使用铸坯从表面经过中心到另外一个表面的5-7个点的成分分析的平均值来代表铸坯的化学成分，这是因为连铸过程的选分结晶的必然，造成了铸坯在横截面上的成分不均匀，要代表整个横截面的成分只能使用均值的概念。如果取单点来看成分，只能反映铸坯的成分是否落在规定的范围内，而不能代表该截面的成分，更不能代表整个这炉钢的平均成分，但是可以肯定的是这个子样数据需要是落在协议或者标注范围内的。

 

碳是性能最为敏感的成分，一般合金结构钢碳的偏差值为±0.030％，管理严格的企业其精炼炉内控是按照目标值±0.01％的要求来控制碳的含量。比如生产30Mn2钢种时，对于成品碳的熔炼分析控制范围就是0.29－0.31％。碳含量的控制还要考虑铸态组织碳偏析，由于铸态组织选分结晶的特点，碳偏析不可避免，即使使用电磁搅拌和轻压下手段，一般碳偏析指数只能达到1.10左右的水平，如生产45钢，需要有5个碳的偏析来保证合同要求，否则冶炼难度极大。

磷含量控制根据钢种而定，一般将磷元素控制在0.020％以下，如要求更高就必须提高初炼炉脱磷能力，同时使用含磷量较低的铁合金，减少初炼炉下渣，防止钢水回磷过大。

 

用户协议对S含量的要求一般均低于0.020％以下，有的钢的硫含量需要控制在0.004％以下，达到防腐要求，精炼炉控制必须注意严格控制。

 

对于硅含量和锰含量分别控制在目标值±0.02％和目标值±0.03％的水平上。微合金化元素比如Nb、V、Ti和B，都是在精炼阶段加入，使用喂丝机或精确称重加入，控制水平都非常高，比如Nb元素控制水平能够达到0.005％的精度。贵重合金元素价格较高，实际冶炼控制范围可以相当窄。

 

铝含量控制要注意熔炼分析和成品分析之间的差别，合同规定元素含量要求是指成品分析，合同中铝含量下限尤其要注意，一般来说含铝量在0.015-0.040％范围内的铝镇静钢，其熔炼分析铝含量的下限值为0.018％，经过连铸过程酸溶铝量有所下降，钢包和中间包以及结晶器内发生的氧化造成了铝含量的降低。从生产实际来看，熔炼分析和成品分析最大不同就是铝含量，其它元素相差不大。

 

特殊钢对五害元素也提出了较高的要求，比如砷含量控制在0.010％以下水平，初炼炉冶炼时候就必须注意五害元素含量，发现问题及时改判，同时对铁水或废钢进行调整，以达到用户对有害元素控制的要求。

 

非金属夹杂物的控制应在精炼炉内完成，经过精炼、真空脱气和弱吹氩后，达到应有的控制水平。虽然中间包具有一定去除夹杂物功能，但作用很小。浸入式水口钢水受到中间包钢水静压影响，钢水流速达到3-4m/s，在结晶器铜管腔体内形成剧烈的钢水紊流，而且在结晶器内停留时间较短，即使采用所谓的立弯式铸机布置，也不具备夹杂物迅速上浮的条件，所以不能指望中间包和结晶器内夹杂物得到上浮来纯净钢水，工艺控制必须在精炼炉完成夹杂物上浮过程。