高品质GCr15轴承钢精炼过程中非金属夹杂物演变规律及控制措施研究
轴承钢作为一种重要的特殊钢产品，其冶金质量直接影响到机械设备的稳定性。在实际生产中，提高轴承钢的质量主要从化学成分、洁净度（即钢中夹杂物）及组织均匀性三个方面严加控制。其中，夹杂物的组成、形貌、含量、尺寸及尺寸分布等是影响钢疲劳寿命的重要因素。 针对洁净度相对较高的GCr15轴承钢中出现A类夹杂物比例偏高、B类夹杂物控制不稳定、D类夹杂物未达到最佳控制水平等问题，本研究跟踪选取工业生产的高品质GCr15钢样本，应用现代分析测试技术并结合冶金热力学计算模型，全面解析了精炼及连铸过程中夹杂物的形成及演变规律，系统掌握了夹杂物组成、形貌、含量、尺寸及尺寸分布、数量与精炼及连铸操作条件之间的对应关系，并根据分析给出了相应的控制措施。具体研究结果如下： 1）精炼过程中发现的夹杂物主要有A类、B类、D类及T类夹杂物，以及以B类或D类为核心外包MnS、TiN、Ti(C, N)或CaS的复合夹杂物。精炼结束时，钢中大尺寸夹杂物所占比例和单位面积夹杂物个数较精炼初期都有明显降低，两组试样中的变化情况分别为：5.08％降至0.51%、372个/mm2降到258个/mm2和1.61%降至1.28%、392个/mm2降至164个/mm2。在LF阶段，夹杂物主要集中在1~3μm范围内；到RH阶段，夹杂物则主要集中分布在≤1μm的粒度范围。连铸坯中，夹杂物平均尺寸和单位面积夹杂的数量又稍有降低，且夹杂物在铸坯的头部及尾部比较集中。 2）精炼过程中夹杂物由最初的单一夹杂物逐渐演变为付和夹杂物，夹杂物组成按两种方式变化：Al2O3→MgO·Al2O3→(CaO-MgO-Al2O3-(CaS))复合氧化物夹杂和Al2O3→(Al2O3-MnS)→(Al2O3-MnS-Ti(C,N))复合氧硫碳氮化物夹杂。 3）在生产中控制夹杂物的措施如下：精炼渣成分调整为MgO≈5%、SiO2≈10%、Al2O3≈20%、CaO≈50%以增大渣系低熔点区域的面积，尽可能使得形成的夹杂物为低熔点夹杂；跟踪分析钢液成分，添加合适用量的A l脱氧剂，控制钢中A ls含量在0.02%~0.04%，M g含量为0.0004%左右，C a含量为0.0003%左右，S含量为0.003%左右；改善炉衬、防止钢水裸露以控制钢中M g、N等杂质元素的来源；钢包包龄不能过大、自由空间不能过小等这些将导致夹杂物数量、尺寸增加的因素需加强控制。
轴承钢;精炼过程;非金属夹杂物;演变规律;控制措施
武汉科技大学
硕士
冶金工程
朱诚意
2015
中文
TF762.4
66
2015-09-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）