低氧含硫齿轮钢SCr420H的洁净生产

低氧含硫齿轮钢SCr420H,对成分稳定性、氧含量、非金属夹杂物级别要求严格。河钢石钢采用EAF(BOF)-LF-VD-CC工艺,通过转炉终点控制、VD静置、连铸机钢包下渣控制、保护浇注等技术,以及LF脱氧、VD软吹、精炼渣系、增氮工艺优化,提高了SCr420H的化学成分稳定性,氧含量降低了4 ppm,夹杂物平均降低0. 8级,完全满足了齿轮钢高端用户P1等级要求。     

冶炼工艺对FGH96合金洁净度的影响

研究了不同冶炼工艺对粉末高温合金洁净度影响,通过扫描电镜及能谱仪对比研究了真空感应熔炼(VIM)、真空水平连铸(VHCC)和真空感应熔炼(VIM)+电渣重熔(ESR)3种冶炼工艺对FGH96母合金棒料杂质元素含量及夹杂物成分、形貌、尺寸、数量的影响。研究结果表明,采用VHCC或VIM+ESR双联工艺比采用VIM单联工艺制备的粉末母合金具有更高的洁净度。3种冶炼工艺生产的母合金棒料中夹杂物均由氧化物夹杂、碳氮化物夹杂和以氧化物为核心的碳氮化物复合夹杂组成。VIM单联制备的母合金棒料夹杂物数量和尺寸明显高于VHCC和ESR生产的棒料;VHCC棒料中夹杂物数量最少,且分布均匀;ESR棒料夹杂物尺寸最小,但边缘处夹杂物数量最多。3种工艺生产的棒料通过等离子旋转电极制粉后,筛出的夹杂物数量变化趋势与母合金基本一致,VIM+ESR冶炼工艺可以有效提高FGH96合金棒料及其粉末洁净度。     

含硫齿轮钢20CrMnTiH洁净度控制

为降低齿轮钢中硼含量和钢材夹杂物评级,针对含硫高品质齿轮钢洁净度要求高的特点,采用FactSage计算了 B2O3和铝的化学反应平衡、齿轮钢的等活度图以及MgO-Al2O3-SiO2三元相图.计算结果表明,钢液中铝含量较高可以还原钢液中存留的B2O3,提高精炼渣中Al2O3含量以及中间包干式料中MgO含量,降低SiO2...     

用喂线法生产含硫钢的试验研究

采用喂线法生产含硫钢硫的收得率平均为73.4%,能准确控制钢中硫的含量,冶炼合格率由原来的80%提高到98%,并具有均匀的夹杂物分布、较好的力学性能和优异的切削性能.     

碲处理对20CrMnTi齿轮钢中MnS夹杂物改性效果

 为了研究碲处理对钢中MnS夹杂物形貌的影响,利用SEM-EDS扫描电镜,研究了20CrMnTi钢中添加高纯碲粉后MnS夹杂物的改性效果。试验结果表明,碲处理使钢中夹杂物的平均长宽比由3.17降至1.83,球化效果较为明显;当碲硫比控制在0.33时,不同硫含量的钢中夹杂物形貌有明显差异,硫质量分数为0.21%的钢中,形成了MnS镶嵌在碲化物中的大型夹杂,而在硫质量分数为0.11%的钢中,形成了碲化物包裹MnS的复合夹杂;当碲硫比为3.21时,发现钢中出现了单独存在的高碲相,MnS外层的碲化物层也较厚,改性率仅为8.75%,这表明高碲硫比并不能提高硫化物改性的数量。     

碲处理含硫钢加热过程中MnS-MnTe夹杂物的演变

通过实验室加热试验和热力学计算研究了碲处理含硫钢加热过程中MnS-MnTe夹杂物的演变,得出含硫钢加热过程中MnS-MnTe类夹杂物变化的规律与机理。随着钢中碲含量和Te/S质量比的升高,MnS-MnTe类夹杂物的平均直径增大,平均长径比降低。加热处理后,钢中MnS和MnTe充分生长和析出,碲处理对MnS夹杂物的改性效果相比起热处理前更为明显。随着钢中Te/S质量比的增大,夹杂物的平均直径更大、数密度更低、面积分数更高。随着钢中Te/S质量比的升高,MnS-MnTe类夹杂物中树枝状的Ⅱ类比例降低,球形的I类和块状的Ⅲ类比例升高。在当前试验条件下,当钢中Te/S质量比达到0.33时,钢中MnS开始析出温度低于钢液开始凝固温度,有利于抑制共晶反应中在晶界处Ⅱ类MnS的生成。当Te/S质量比大于1.35后,钢中出现较多球形的纯MnTe夹杂物。     

Ce-Mg合金加入对GCr15轴承钢夹杂物和凝固组织的影响

研究了加Ce(0～0.32%)-Mg(0～0.04%)合金对GCr15轴承钢的铸态夹杂物和凝固组织的影响。结果表明：添加Ce-Mg合金,能够促使夹杂物改性,生成大量的形状较规则,尺寸细小,分布弥散的Ce、Mg夹杂物;并且当0.016%[Ce]、0.002%[Mg]时,夹杂物更为细小弥散。在凝固组织方面,随着Ce-Mg合金的增加,钢的铸态组织碳化物分布更为均匀,网状碳化物的网状结构变得更加纤薄,当0.016%[Ce]、0.002%[Mg]时,珠光体片层更为纤薄,片层间距更小。Ce-Mg合金的添加能够显著减弱钢中C和Cr在枝晶间与枝晶干的合金元素偏析,减少枝晶间距,阻碍枝晶的粗化。     

钢中氮含量对含硫齿轮钢硫化物影响的试验

某钢厂齿轮钢20CrMnTi(质量分数/%:0.17~0.23C,0.17~0.37Si,0.80~1.00Mn,0.025~0.035S,0.004~0.08Ti,1.10~1.25Cr)的生产工艺流程为90 t LD-LF-RH-CCM-150 mm×150 mm方坯连铸。通过热力学计算得到钢中的MnS和TiN均在液相线和固相线之间析出。试验研究钢中含不同氮含量情况下,钢中硫化物和氮化钛具有相互结合的变性效果。试验结果表明,当钢中氮质量分数约为0.005 5%时,TiN优先于MnS析出,钢中更多的硫化物夹杂以氮化钛为形核核心,形成硫化锰和氮化钛复合夹杂物,从而改善A类夹杂物尺寸和形貌,A类夹杂物呈短小、均匀分散分布态势,按GB/T 10561评定达到1.5级。     

不同脱氧剂对气瓶钢洁净度的影响

研究使用两种不同脱氧剂对气瓶钢进行脱氧后的连铸坯中显微夹杂物及大颗粒夹杂物的组成、数量以及各工序钢中总氧含量.结果表明:使用硅钙钡锶镁合金对气瓶钢进行脱氧可以减少铸坯中显微夹杂物数量和大颗粒夹杂物数量,并使得铸坯中氧化铝夹杂和钙铝酸盐夹杂明显减少,使得硫化物夹杂和硅铝酸钙盐复合夹杂物增多,但对总氧含量影响不大.使用铝脱氧和硅钙钡锶镁合金脱氧都能将铸坯中总氧的含量控制在12×10-6以下.研究表明硅钙钡镁锶脱氧剂的收得率有待进一步提高.     

钙处理含硫20CrMo齿轮钢夹杂物析出研究

通过热力学计算控制钢中喂钙量,把钙处理20CrMo钢中Al2O3变性为低熔点的12CaO·7Al2O3上浮去除,从而使钢中夹杂物满足评级要求;并用Thermo-Calc软件模拟钢液凝固过程中CA6、CA、CA2钙铝酸盐及MnS夹杂物的析出情况.用SEM对轧材中纺锤状夹杂物进行分析,少量夹杂物内核颜色较深,为Al2O3、CaS等夹杂,外层包裹的夹杂颜色较浅,为MnS夹杂.说明凝固过程中钢液中先析出的Al2O3、CaS等复合夹杂可以被后析出的MnS捕获作为其核心.     

真空感应炉坩埚材质对Cr12钢纯净度的影响

研究和分析了10 kg真空感应炉Mg O和Ca O坩埚对所熔炼Cr12钢的纯净度影响.结果表明,采用Mg O坩埚进行真空冶炼,精炼真空度为50~100 Pa时,钢中w[O]达到最低,为0.002 79%,精炼真空度为5~10 Pa时,钢中w[N]达到最低,为0.001 8%;采用Ca O坩埚进行真空冶炼,精炼真空度为5~10 Pa时,钢中w[O]达到最低,为0.000 58%,钢中w[N]也达到最低,为0.001 5%.     

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。     

MnS夹杂对钢中氢扩散行为的影响

通过实验和有限元计算研究了MnS夹杂对钢中氢扩散行为的影响.结果表明:当MnS夹杂长度取向与氢渗透方向平行时,氢在钢中的表观扩散系数随MnS含量的增加而增加;当MnS夹杂长度取向与氢渗透方向垂直时,氢在钢中的表观扩散系数随MnS含量的增加而降低.对于具有扩散通道效应和陷阱效应的第二相,它对氢扩散的影响取决于扩散通道效应和陷阱效应的强弱以及第二相的形状、数量和取向.     

微量铋合金对易切削钢中MnS形貌的影响

 利用Q500图像分析仪和JSM6480LV型扫描电镜研究了微量元素Bi对S-Bi易切削钢中的MnS长宽比的影响规律。结果表明,Bi在易切削钢中以3种形态存在：单独存在于钢基体中、被硫化物包裹和介于钢基体与硫化物之间。S-Bi易切削钢铸锭中w（TO）分别为0.032%,0.022%和0.024%,Bi质量分数分别为0.0002%、0.0010%和0.0020%时,MnS的长宽比均在1.0~1.6,低于硫系易切削钢的1.2~3.2（w（TO）为0.030%）。在锻造比为2.25时,钢中MnS的长宽比增长率低于1.0,且MnS夹杂物的变形率随Bi含量增加而降低。钢中Bi金属在钢锭锻造过程中可起到抑制硫化物变形的作用。     

Effect of La Content on Inclusion Morphology in Automobile Sulfur-Containing Gear Steel SCr420H

The inclusion morphology of sulfur-containing gear steel with different La addition (0, 0.08, 0.5, and 1%) is investigated in laboratory experiments. The La and S concentrations in steel melt significantly decrease with the holding time after La addition increases, leading to different types of inclusions with specific shapes. Inclusion transformation routes with the holding time increased under different La addition are summarized as follows: 1) 0%La addition: cluster-like Al₂O₃ + cluster-like MnS → irregular block-like MgAl₂O₄ + cluster-like MnS; 2) 0.08%La addition: cluster-like LaAlO₃ + spherical-like La-Al-O-S-(MnS) → spherical-like La-Al-O-S-(MnS) + spherical-like La-Al-O-S-(MgO)-(MnS) + cluster-like MnS; 3) 0.5%La addition: flower-like La-O + spherical-like La-O-S → spherical-like La-O-S; and 4) 1%La addition: flower-like La-O + spherical-like La-O-S → spherical-like La-O-S + cubic-like La-O-S-N-As. The results of hot compression suggest that La-containing inclusions are less prone to the shape change than MnS; moreover, microcracks are formed at the surface of La-containing inclusions. The nanoindentation test demonstrates that the hardness of La-O-S is higher than MnS. The high La addition has a remarkable effect on refractory degradation. For 0.5% and 1% La, dissolved La reacts with the MgAl₂O₄ phase in the MgO-MgAl₂O₄ dual-phase refractory and changes into LaAlO₃.     

Effect of slag composition on the cleanliness of drill rod steel

In order to obtain the 55SiMnMo drill rod steel with a high cleanliness, the slag refining has been simulated by laboratory experiments. More desired spherical-shaped complex inclusions with an average diameter of about 2.7?μm, total oxygen of 4?ppm and Mg of 10?ppm after refining were obtained with initial slag basicity of 2.1 and Al₂O₃ 15?wt-%. The relationship between the slag composition and the melting temperature and viscosities of slag was achieved based on a calculation by Factsage Software and Einstein–Roscoe Equation. The refractory–slag–metal–inclusion multiphase reactions were investigated from the viewpoint of thermodynamics and kinetics by the estimation of viscosities, MgO solubility, Al₂O₃ activity in slag and sulphur capacity of slags. It is experimentally confirmed that the corrosion of MgO crucible by slag was affected by the MgO solubility and viscosity of slag. The factors facilitating to obtain low oxygen and control sulphur content were also analysed. Finally, the composition transformation of inclusions during slag refining and cooling process was discussed based on thermodynamic calculation.     

RH精炼纯循环时间和镇静时间对IF钢洁净度影响

为了优化RH处理工艺,提高RH精炼后的IF钢的洁净度水平,通过分析全氧含量和夹杂物的控制水平,研究了纯循环和镇静时间对IF钢洁净度的影响。研究表明,RH加入铝粒反应6min后钢液中全氧质量分数降低至24.7×10~(-6)。加入Ti-Fe合金后,全氧质量分数上升至30×10~(-6)。随后RH经合金化后保持6~9min的纯循环时间,全氧质量分数可降低到27×10~(-6)。延长镇静时间至25min,可使全氧质量分数降低到27×10~(-6);通过直线法计算,夹杂物数量由破空时的13.21个/mm2逐渐降低到破空25min时的7.79个/mm2。