EF—VAD工艺生产渗碳轴承钢

G20CrNi2Mo钢通过炉外精炼与电渣重熔工艺对比试验表明,用炉外精炼工艺生产钢,其夹杂物含量、类型和尺寸以及疲劳寿命达到电渣钢的水平,工艺流程简单,成本低,效率高,是今后生产渗碳轴承钢的方向。     

La-Ce处理对75Cr1钢夹杂物和耐蚀性影响的工业试验

锯片长期在共振、较大侧压力、拉应力以及与冷却介质接触下服役，要求锯片钢具有一定的弹性强度、疲劳强度、冲击韧性和耐蚀性能。钢中非金属夹杂物会打破钢基体的连续性，易引起钢中裂纹的产生，并对钢的耐点蚀性能有着重要的影响。通过对工业试验所生产的不同稀土含量的75Cr1锯片钢进行夹杂物特征分析、电化学极化试验和腐蚀失重试验，研究了稀土处理对75Cr1钢洁净度和耐蚀性的影响。结果表明，适量的稀土处理可以显著脱除钢中氧、硫元素，变质钢中夹杂物，提高钢基体的耐蚀性。未添加稀土的75Cr1钢中总氧质量分数为0.002 0%,总硫质量分数为0.001 2%;钢中典型夹杂物为Mg-Al-O复合氧化物夹杂和CaS+MnS夹杂，夹杂物平均尺寸为2.1μm;钢的点蚀电位和自腐蚀电位分别为-410 mV和-1 000 mV。铈质量分数为0.013 6%和镧质量分数为0.007 2%的75Cr1钢中总氧质量分数和总硫质量分数分别为0.001 1%和0.000 8%;钢中典型夹杂物为RE_xS_y+CaS以及少量的Al₂O₃夹杂，钢中夹...     

大规格风电轴承钢G20Cr2Ni4A的开发

介绍了抚顺特殊钢公司通过快锻工艺制造Φ400~700mm大规格风电轴承钢的生产实践。通过控制钢中残余元素、VD精练结束前高拉铝、采用保护气氛浇注、使用保护气氛电渣炉生产及墩拔锻造工艺等,使渗碳轴承钢G20Cr2Ni4A的w(Ti)≤0.003%,w(Al)为0.015%~0.050%,w(O)≤0.001 5%,w(Sn)≤0.03%,w(As)≤0.04%,w(Sb)≤0.015%,w(Pb)≤0.02%,w(Ca)≤0.001%,w(Bi)≤0.02%,且钢中夹杂物及低倍组织处于较好水平,渗碳轴承钢晶粒度、性能、探伤等指标完全适合风电轴承套圈的使用要求。     

不锈轴承钢真空制备过程洁净度及碳化物变化

 为了提高G102Cr18Mo高碳不锈轴承钢的洁净度、细化碳化物组织,采用真空感应熔炼、两次真空自耗重熔、大锻压比锻造的工艺路线,研究了真空处理及大锻压比锻造对化学成分、气体含量、夹杂物分布、二次枝晶间距及碳化物颗粒度的影响。研究结果表明,真空感应熔炼过程(VIM)中,随着铝含量的增加,碳的脱氧能力大幅降低,即使铝质量分数为0.003%也对碳的脱氧能力有明显的阻碍作用;真空自耗重熔过程(VAR)由于高的真空度、高的重熔温度等热力学条件以及反应动力学条件的改善,氧含量显著降低,第一次自耗重熔后氧质量分数从0.001 49%降低至0.000 57%,降低了61.7%,第二次自耗重熔后氧质量分数降低至0.000 50%。真空感应熔炼、真空自耗重熔过程,夹杂物的成分变化不大,主要以Al-Si夹杂为主,其次为Al₂O₃夹杂,再次为MnS夹杂、Mg-Al-Ca、Mg/Ca-Al夹杂。双真空冶炼后,钢中夹杂物主要为0～5 μm的细小夹杂物,未发现大于20 μm的夹杂,含有少量10～20 μm的夹杂,钢的洁净度大幅度提高。在真空自耗锭横断面上,从边部向芯部二次枝晶的形貌变化不大,二次枝晶间距逐渐增大,但是变化趋势缓慢,二次枝晶间距为85～95 μm,这主要得益于低的自耗重熔速度。对真空自耗锭进行大变形处理,最终锻造成40 mm的圆棒,碳化物颗粒的最大尺寸不大于20 μm,平均尺寸为15 μm,且没有碳化物聚集的现象。低的自耗重熔速度和大锻压比锻造是碳化物细化的关键。     

高洁净轴承钢GCr15滚动接触疲劳机制研究

通过对真空脱气工艺制备的高洁净轴承钢的化学成分、低倍组织、碳化物不均匀性、非金属夹杂物等冶金质量进行标准检测及评级，并利用Aspex扫描分析仪对钢中的非金属夹杂物的数量、类型、尺寸及洁净度指数等进行定量分析，结合滚动接触疲劳寿命试验结果，建立了非金属夹杂物与轴承钢接触疲劳寿命的关系。研究结果表明，高洁净轴承钢的w[O]≤0.000 5%,w[Ti]≤0.000 8%，大颗粒夹杂物DS≤0.5级，但仍是以夹杂物为主导的接触疲劳破坏机制，其中，氧化物类夹杂尺寸较大，并在夹杂物周围存在孔洞缺陷，易于造成应力集中形成疲劳裂纹。高洁净轴承钢中氧化物类夹杂的最大尺寸控制在10μm以下，4.5 GPa高接触应力下的额定寿命L10达到1×107次以上，有望取代电渣重熔轴承钢用于高铁、高速机床主轴、风电主轴等高端装备领域。     

GCr15轴承钢RH和VD真空精炼过程钢洁净度对比

摘要：对比了RH和VD真空精炼工艺生产的GCr15轴承钢精炼过程的洁净度水平,研究了钢液中总氧（TO）、总氮（TN）、总硫（TS）以及夹杂物变化规律。轴承钢对洁净度要求较高,RH精炼工艺在降低钢中TO、TN含量,固相夹杂物去除,循环效率上均具有优势。经过RH精炼后,钢液中TO含量下降了61%,TN含量下降了15%,夹杂物数密度降低了75%;VD精炼过程中,钢渣反应剧烈,脱硫效果优异,VD精炼后钢液中TS含量下降了50%,但钢液循环速率远落后于RH精炼,且更容易发生卷渣。不同液相分数的夹杂物与钢液的接触角不同,液相分数小于27%的夹杂物与钢液不润湿,容易碰撞长大和上浮去除,而液态夹杂物黏附功更大,难以从钢液中去除。     

G102Cr18Mo不锈轴承钢VIM-VAR冶炼过程夹杂物的演变

通过真空感应冶炼、真空自耗重熔,制备了G102Cr18Mo不锈轴承钢锭,利用Aspex扫描电镜分析了夹杂物数量、尺寸、面积的变化规律,并采用SEM-EDS进一步观察夹杂物的元素分布。研究结果发现,不论是真空感应还是自耗重熔,夹杂物的组成变化不大,主要由硫化锰、铝酸钙、Al-Ca-Mn-(Ti)-O-S复合夹杂物3类夹杂物组成,其中Al-Ca-Mn-(Ti)-O-S夹杂物数量最多、直径(面积)最大。但是,与真空感应锭相比,经过真空自耗重熔以后,夹杂物的总数量降低55%以上,且不存在大于15 μm以上的夹杂。与真空自耗锭下部相比,其上部的夹杂物数量进一步降低,且最大夹杂物的直径不大于10 μm。大颗粒夹杂物生产的主要原因是凝固过程硫化物以钢液中残留铝酸钙夹杂物为形核核心,在其表面进一步富集、长大。因此,为了降低钢中的大颗粒夹杂,尽可能减少钢液中的铝酸钙类夹杂,以降低夹杂物形核核心的数量;同时尽量降低原料中的硫含量,以避铝酸钙和硫化锰的结合。     

150t转炉-LF＋RH流程生产GCr15轴承钢的有害元素控制

本钢炼钢厂采用铁水脱硫-150 t转炉-LF+RH-TB精炼-350 mm×470 mm坯连铸流程生产GCr15轴承钢.通过使用优质铁水(%:0.000 2Ca、0.002 7Cu、≤0.001As、≤O.001Sn、≤0.001Sb、0.002Pb),控制铁水中[P]≤0.040%,[S]≤0.003%,转炉出钢合金化后[Ti]为12×10-6,控制LF+RH精炼过程增[Ti],LF末期[Als]0.04%等工艺措施,有效地控制GCr15轴承钢的有害元素,使成品钢[Ti]≤30×10-6,[Ca]≤8×10-6,[0]≤8×10-6,[N]≤38×10-6,[H]≤0.8×10-6,轧材低倍、夹杂物等指标均达到标准要求.     

电渣重熔钢液洁净度控制研究进展

电渣重熔工艺能够显著去除钢中的非金属夹杂物、降低钢中的总氧含量。本文阐述了电渣重熔过程中非金属夹杂物的去除机理、夹杂物成分和含量的控制以及电渣重熔过程中氧含量的控制,介绍了电渣重熔过程钢液洁净度控制的研究进展,提出了进一步提高电渣重熔过程钢液洁净度水平的研究方向。     

高性能GCr15轴承钢中夹杂物控制与疲劳性能

GCr15轴承钢的冶炼工艺对钢的疲劳性能具有显著影响。研究了LF+VD、电渣重熔(ESR)和真空感应+真空自耗(VIM+VAR)冶炼工艺对钢中氧、氮、硫的质量分数和非金属夹杂物的分布特征以及疲劳性能的影响规律。结果表明,VIM+VAR冶炼钢中氧和氮的质量分数分别为0.000 5%和0.001 6%,夹杂物总数量仅为1.54个/mm~2。ESR冶炼钢中氧和氮的质量分数分别为0.001 8%和0.011 0%,夹杂总数量为17.78个/mm~2,夹杂物尺寸均小于13μm。LF+VD冶炼钢中硫的质量分数为0.002 6%,钢中硫和氧的质量比为3.7,夹杂总数量最多为20.73个/mm~2,大于13μm的夹杂物中CaS和CaS与Oxide复合夹杂比例较高。旋转弯曲疲劳试验结果表明,LF+VD、ESR和VIM+VAR冶炼钢的安全疲劳极限分别为980、1 164和1 158 MPa,引起疲劳破坏的夹杂物类型与制备工艺有关,LF+VD冶炼钢的夹杂物有CaS、CaS(Oxide)和CaO·Al_2O_3,ESR冶炼钢的夹杂物有Al_2O_3和CaO·Al_2O_3,VIM+VAR冶炼钢的夹杂物有TiN、MgO·Al_2O_3和CaS(Oxide)。依据真实应力因素和疲劳寿命,钢中夹杂物的危害程度由大到小依次为TiN、CaO·Al_2O_3、MgO·Al_2O_3、Al_2O_3、CaS(Oxide)和CaS,夹杂物类型和尺寸的不同导致了GCr15轴承钢安全疲劳极限的差异。     

自耗电极冶金质量对G20CrNi2Mo轴承钢电渣锭洁净度的影响

研究了G20CrNi2Mo轴承钢电渣重熔过程自耗电极对电渣锭洁净度的影响。结果表明,电渣锭洁净度与自耗电极的冶金质量有较大的相关性。随着自耗电极氧含量的升高,电渣锭氧含量呈升高趋势。通过扫描电镜-能谱仪分析发现,氧含量较高的自耗电极中低熔点CaO-MgO-Al₂O₃夹杂物数量比低氧含量自耗电极的要多。由于低熔点夹杂物与钢液的界面能较低,限制了其在电渣重熔过程中的去除效率,从而导致电渣锭氧含量较高。通过电弧炉出钢高拉碳操作,氧含量低于0. 002 0%的锭子数量占到总量的90%以上。     

Effect of protected electroslag remelting on cleanliness of G20CrNi2Mo bearing steel

To meet the high cleanliness requirements of bearing steel used in high-speed railway trains, a new production process combining vacuum induction melting and electroslag remelting (ESR) was used to produce G20CrNi2Mo bearing steel. To investigate the effect of remelting on the cleanliness of the steel, two kinds of G20CrNi2Mo steels were prepared using an ESR furnace with and without high-purity argon protection. The results show that the G20CrNi2Mo electrodes smelted using a vacuum induction furnace have very high cleanliness 0.010[P%]–0.004[S%]–0.0012[O%]–0.0041[N%]). Unprotected ESR leads to an increased oxygen content, while protected ESR prevents any increase in oxygen content. Both protected and unprotected ESR results in significant desulphurisation, with desulphurisation rates reaching over 50%. The protected ESR process removes Al₂O₃–SiO₂–MnO inclusions, and the remaining inclusions in the steel can be divided into two categories, Al₂O₃ and Al₂O₃–MnS.     

电渣重熔过程电源频率对电渣锭洁净度的影响

 电渣重熔采用低频供电可以提高功率因数、降低电耗,并实现电力系统的三相平衡。然而,其对电渣锭冶金质量特别是洁净度的影响还缺乏足够的数据支撑。为了研究电源频率特别是低频操作对电渣重熔锭洁净度的影响,采用实验室小型低频电渣重熔炉,以304奥氏体不锈钢、GCr15轴承钢为研究对象,详细分析了不同的电源频率对电渣锭化学成分、气体含量、夹杂物分布的影响规律。研究结果发现,与工频电渣重熔相比,不论是不锈钢还是轴承钢,当采用低频电源(2、1、0.4、0.1 Hz)电渣重熔后(在其他工艺参数如渣系、渣量、电流、电压、气氛等完全相同的情况下), 电渣锭中的氧质量分数(0.010%～0.013%)大幅增加,对氮含量影响很小。电渣锭中的铝含量明显增加,而其他化学成分变化很小。与此相对应,低频电渣重熔锭的夹杂物数量也明显增加,且增加的夹杂物主要以氧化铝为主,但是夹杂物主要以小于10 μm的细小夹杂为主,大颗粒夹杂物略有增加,但是数量较少。氧含量增加的主要原因是低频电源的直流倾向增大,使重熔渣池中的氧化铝发生了电解(30%Al₂O₃+70%CaF₂渣系),在钢中氧含量增大的同时,铝含量也明显增加;氧化铝电解形成的铝和氧进入金属熔池造成电渣锭全氧含量增加。氧和铝随着金属熔池的降温及凝固形成氧化铝夹杂残留在电渣锭中。工业生产过程中低频电源的直流电解效应还有待进一步分析。     

Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢的冶炼工艺

为了研究Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢的冶炼工艺,采用加压感应炉+保护气氛电渣重熔工艺进行Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢的冶炼工艺试验,冶炼过程中采用氮化合金与加压氮气渗入相结合的方法增氮。结果表明,随着氮气分压的增加,钢中氮质量分数随之增大;当冶炼过程中氮气分压提高0.03 MPa时,能够成功抑制皮下气泡的生产;试验钢经保护气氛电渣重熔后,钢中夹杂物会普遍降低,主要为细小的方形TiN夹杂。     

445J2超纯铁素体不锈钢和316L超低碳奥氏体不锈钢在溴化锂溶液的点蚀分析

445J2铁素体不锈钢由于高的导热率、低的热膨胀系数以及良好的耐蚀性能使得其作为溴冷机中一些部件的良好候选材料,本文采用电化学测试方法对比研究了445J2超纯铁素体不锈钢(/%:0.01C,22.5Cr, 1.9Mo, 0.27Nb, 0.20Ti, 0.09Al, 0.36Cu, 0.015P,0.001S,0.015N)和316L奥氏体不锈钢(/%:0.002C,16.8Cr, 10.19Ni, 2.02Mo, 0.025P,0.0008S)在20～60℃0.1～1M的溴化锂溶液中的点蚀行为,并采用扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对电化学结果进行表征。结果表明,随着LiBr温度和浓度的升高,两种钢腐蚀电流密度增大,点蚀电位降低,耐点蚀性变差;氧化物和硫化物夹杂会引起两种钢的点蚀;高含量的Cr以及Mo、Ti、Nb、Al等合金元素使445J2钢具有优异的耐点蚀性能。     

叶片钢1Cr12Ni2Mo2VN 1.1 t 电渣锭重熔工艺的优化

叶片钢1Cr12Ni2Mo2VN电极坯母材（/%:0.10C,0.24Si,0.81Mn,0.013P,0.002S,11.75Cr,2.63Ni,1.70Mo,0.32V,0.033N）的生产流程为30 t EAF-VOD-LF-2.67 t铸锭-退火-Φ250 mm锻坯。通过将ANF-6二元渣改成高纯度、低杂质NEUD06预熔四元渣,平均熔速由5.27 kg/min降低至3.5~4.0 kg/min等工艺措施,成功地生产出Φ430mm叶片钢1Cr12Ni2Mo2VN电渣锭（/%:0.10~0.12C,0.75~0.86Mn,0.21~0.24Si,0.011~0.014P,0.0001S,11.76~11.82Cr,2.54~2.61Ni,1.63~1.71Mo,0.31~0.32V,0.039N）。检验结果表明,电渣锭的组织为马氏体+0.5%~1.5% δ-铁素体,非金属夹杂物总和为1.5~2.0级,[O]15×10^-6~17×10^-6,[H]1.24×10^-6~1.47×10^-6,保证了电渣钢的质量。     

Effect of smelting process on inclusions in C- Cr- Ni- Mo stainless steel and its mechanical properties

The effect of two smelting processes (process 1: vacuum induction melting + electroslag remelting and process 2??vacuum induction melting + vacuum arc remelting) on the inclusions in C- Cr- Ni- Mo stainless steel ingot and its mechanical properties were comparatively investigated by means of Aspex Explorer, scanning electron microscopy and EDAX spectrometer. The results show that the mass fraction of gas in the steel ingot casted through process 2 is less than 25??10-6 with irregular shaped Al2O3 inclusions. On the other hand, the mass fraction of gas in the steel ingot casted through process 1 is approximate to 100??10-6 with evenly distributed Cr2O3, Al2O3 inclusions in the size around 5??m. It is obvious that the number of oxide inclusions in ingot casted through process 1 is larger than that in ingot casted through process 2, due to the higher mass fraction of oxygen. Meanwhile, the impact toughness and ductility of specimens sampling from ingot casted through process 1 are clearly lower than those sampling from ingot casted through process 2. Thus, the conclusion could be carefully drawn that taking process 2 could significantly contribute to reducing the mass fraction of gas in steel and improving the cleanliness of steel. Therefore, the higher toughness and ductility of the steel could be obtained.     

锻造和预备热处理对超高强度钢23Co-Ni晶粒度的影响

实验钢（/%:0.24C,0.01Mn,0.06Si,0.001S,0.002P,13.42Co,11.32Ni,3.05Cr,1.18Mo,0.015Al,0.015Ti）为6 t真空感应炉+真空自耗熔炼的Φ600 mm锭经3次镦拔锻制的Φ300 mm钢棒,并经650℃ 20 h退火处理（晶粒度6.0级）。实验研究了Φ300 mm钢棒至Φ250 mm钢棒（变形30%）的锻制温度（900~1 200℃）和预备热处理（860℃和900℃正火）对钢的晶粒度的影响。结果表明,锻造温度1 000~1 140℃,变形量30%时可获得细小的完全再结晶晶粒（7.0级）。900℃正火处理该钢可获得均匀细小的晶粒（7.0级）。