GCr15轴承钢EAF-LF-VD-CC流程非金属夹杂物的演变

 为研究GCr15轴承钢中非金属夹杂物的演变,对某钢厂EAF-LF-VD-CC流程生产的GCr15轴承钢进行全流程取样,利用可进行大面积自动检测分析的ASPEX扫描电镜结合普通扫描电镜(SEM-EDS),系统分析了各工序中夹杂物的演变行为。结果表明,GCr15轴承钢精炼过程中夹杂物主要类型为MgO-Al₂O₃-CaO类复合夹杂物与MnS,少量SiO₂-Al₂O₃,90%以上夹杂物尺寸为1～8 μm。随着精炼的进行,夹杂物数量逐渐减少,在VD软吹阶段后期夹杂物数量及总面积降到最低。精炼期间,夹杂物成分在最初的高Al₂O₃(w([Al₂O₃])>80%)的区域逐渐向MgO、CaO含量升高的区域转移,VD破真空后MgO(w([MgO])>20%)、CaO(w([CaO])>30%)达到最高,之后向Al₂O₃含量升高的区域移动,最终在中间包浇注时停留在高Al₂O₃(w([Al₂O₃])>65%)的区域。钢中Ds类夹杂物主要为MgO-Al₂O₃-CaO类复合夹杂物,Ds类夹杂物的生成及去除随机性强,VD对Ds类夹杂物有较强去除作用。     

轴承钢GCr15铸坯夹杂物的分析研究

针对国内某厂采用100 t电炉冶炼高碳铬轴承钢(GCr15),在生产过程中很难将铸坯全氧稳定控制在10×10-6以下的情况,采用全尺寸三维分析法和大样电解法对轴承钢铸坯中的夹杂物进行了分析研究。研究结果表明:轴承钢中大型夹杂物含量较高,主要是球型的Al2O3系夹杂和含K的块状夹杂,球型Al2O3类夹杂物主要来源于脱氧产物,含K的块状夹杂主要来源于结晶器保护渣的卷入。通过优化反应器流场和底吹氩气,可以促进大型Al2O3类夹杂物上浮和去除;对于含K的块状夹杂,通过优化结晶器流场和电磁搅拌来减少其卷入。显微夹杂物中Al2O3系夹杂物尺寸较大,钢液中存在少量的Mg或Ca都可以将Al2O3转变为尺寸较小的MgO·Al2O3、MgO或CaO·Al2O3·MgO系夹杂物。     

VD低碱度渣对GCr15轴承钢夹杂物的影响

为了减轻铝脱氧GCr15轴承钢中B类和D类夹杂物的危害,开展了VD低碱度渣和正常碱度渣精炼的对比工业试验研究。结果显示,与正常碱度精炼渣相比,碱度为1.96的精炼渣可使连铸坯中塑性夹杂物比例由14.81%上升为40.65%;同时,全氧(T. O)含量由7.7×10^-6下降至4.9×10^-6,全铝(T. Al)和酸溶铝(AlS)含量由279×10^-6、210×10^-6分别下降至80×10^-6、75×10^-6。热力学计算表明,低碱度精炼渣引起钢液中[Si]活度增大使复合夹杂中Al2O3(inc)含量下降,钢中酸溶铝(AlS)含量落在与塑性夹杂物平衡对应的等铝浓度线范围内,理论计算与试验结果吻合。VD低碱度渣精炼有利于实现轴承钢夹杂物塑性化控制。     

钡合金脱氧对GCr15轴承钢夹杂物和疲劳寿命的影响

在 5 0t电弧炉 6 0tLF(VD) 6 5 0kg铸锭生产线上用硅铝钡合金 (2 7 75 %Si、2 1 4 3%Al、19 77%Ba)对GCr15轴承钢进行了脱氧试验。结果得出 ,加铝 1 2kg t预脱氧并且喂 0 2kg t钡合金终脱氧时 ,轴承钢中的氧含量为 8 0× 10 - 6 ,夹杂物中Al2 O3的百分比从铝脱氧轴承钢的 6 8%降至 4 1% ,疲劳寿命比 8 0× 10 - 6氧含量的铝脱氧钢提高 6 3 5 5 %。     

渣钢冶炼与轴承钢非金属夹杂物

本文用数理统计的方法并通过低倍酸浸，超声波低倍预检，金相显微三项实验，对ＧＣｒ１５钢中的非金属夹杂物进行了分析研究，结果表明，以渣钢作为原料生产轴承钢会造成钢中高级别夹杂物的形成，从而影响产品质量。     

GCr15轴承钢BOF-LF-RH-CC流程夹杂物的生成及演变

 为研究GCr15轴承钢中夹杂物的演变规律,对某钢厂BOF-LF-RH-CC工艺流程生产的GCr15轴承钢进行了全流程取样,并利用ASPEX扫描电镜和热力学计算对各工序钢中夹杂物的演变进行了系统的分析。研究表明,在LF精炼初期,钢中夹杂物主要为高Al₂O₃(w(Al₂O₃)=84%)的MgO-Al₂O₃和CaO-MgO-Al₂O₃夹杂物;LF精炼结束时,MgO-Al₂O₃和CaO-MgO-Al₂O₃夹杂物的数量所占比例分别为74%和26%,此时钢液中夹杂物尺寸主要为1～6 μm,数量所占比例为87%。LF-RH精炼期间,夹杂物总数量由LF精炼结束时的198 个/(20 mm2)降低至RH破空后的103 个/(20 mm2),降幅为48%,其中MgO-Al₂O₃夹杂物主要在LF精炼期间生成,然后在RH精炼时基本被去除,具体表现为,其数量由LF进站时的88 个/(20 mm2)增加至LF出站时的139 个/(20 mm2),在RH软吹结束时降低为4 个/(20 mm2);CaO-MgO-Al₂O₃夹杂物主要在RH精炼期间生成,其数量由LF出站时的49个/(20 mm2)增加至RH软吹结束时的108 个/(20 mm2),这表明RH真空精炼对夹杂物去除效果较好。热力学计算结果表明,二次精炼过程中钢中Al_s、Mg含量处于MgO-Al₂O₃夹杂物优势区内,这表明MgO-Al₂O₃夹杂物更易生成;当钢中w([Mg])为0.000 3%时,w([Ca])大于0.000 25%,满足MgO-Al₂O₃夹杂物转变为CaO-MgO-Al₂O₃夹杂物的热力学条件,而且当w([Al_s])为0.022%时,w([Ca])控制为0.000 25%～0.007 00%时更有利于生成液态化的钙铝酸盐。试验过程钢中w([Ca])约为0.000 1%～0.000 4%,因此夹杂物更多地转变为CaO-MgO-Al₂O₃夹杂物。     

基于非铝脱氧工艺的GCr15轴承钢中Ds类夹杂物控制

当前在轴承钢中氧含量已经能够控制在极低水平的情况下,Ds类夹杂物成为影响其质量稳定性的主要因素之一。为解决这一问题,本研究提出了利用非铝脱氧工艺,不使用铝作为脱氧剂,而采用硅锰预脱氧、渣面扩散脱氧、真空终脱氧、精炼过程造低碱度渣的方式生产GCr15轴承钢。与传统铝脱氧生产工艺相对比,非铝脱氧工艺轴承钢中主要夹杂物为硅酸盐,含有少量钙铝硅复合夹杂物,减少了形成Ds类夹杂物的镁铝尖晶石和钙铝酸盐,显著降低了Ds类夹杂物的含量,在轧材中能够将Ds类夹杂物稳定控制在0.5级以下,评级为0级的样品占比高达91.67%。该工艺能够获得稳定的生产效果和产品质量,并为高品质轴承钢生产提供理论及技术指导。     

轴承钢冶炼过程夹杂物行为及其来源的分析

利用金相、SEM等分析方法,取样分析了某电炉厂EAF—LF—VD—CC流程GCr15轴承钢精炼过程非金属夹杂物的行为,试验结果表明,LF处理后夹杂物以云团状Al2O2、点状不变形夹杂物和硫化物为主;VD处理后Al2O3和点状不变形夹杂物明显减少,而含钙、镁、铝、硫等的复合夹杂有所增加;成材试样中未发现点状不变形夹杂物,只有少量尺寸很小的三氧化二铝、硫化物和含钙、镁、铝、硫等的复合夹杂。精炼过程夹杂数量呈下降趋势,并分析了各类夹杂物的来源.     

GCr15轴承钢中Ti含量的控制

从轴承钢的生产工艺特点和质量要求出发,结合实验室研究及大生产的统计数据,对影响轴承钢中钛含量的主要因素进行了分析讨论,重点阐述了炉渣碱度、钢中Als、渣中A1<,2>O<'3>及TiO<'2>对轴承钢中钛含量的影响.通过工艺优化,生产的GCr15轴承钢平均钛质量分数控制在0.004 5%.     

GCr15轴承钢夹杂物及全氧含量控制工艺分析

夹杂物的去除应从初炼炉到连铸工序的每一个工艺步骤都进行严格控制,才可能达到令人满意的效果.通过控制电炉终点碳以降低初始氧含量,采用LF全程脱氧、改变精炼渣系和扩散脱氧方式,VD吹氩及弱搅拌技术和优化中间包结构、强化中间包冶金功能等措施对轴承钢的生产工艺进行了优化,实现了低氧轴承钢的冶炼.因此,控制轴承钢中夹杂物 (主要是氧化物)是一个系统的工程,不能仅依赖某一局部工艺采取措施来达到目的.     

高碱度精炼渣对GCr15轴承钢洁净度的影响

 利用实验室渣-钢平衡试验研究了高碱度精炼渣对GCr15轴承钢中[w(T[O])]和夹杂物的影响。结合试验结果和热力学分析,探讨了钢中[w(T[O])、]夹杂物尺寸分布和粒径大小的变化规律,以及氧化物夹杂的转变过程。研究结果表明,碱度为6时,精炼渣(59.4%CaO-24.8%Al2O3-9.8%SiO2-6%MgO)可将钢中[w(T[O])]控制在0.000 6%以内,氧化物夹杂平均尺寸最小为2.26 μm。随着钢中[w([Ca])]和[w([Mg])]的增加,钢中氧化物夹杂转变过程为Al2O3→MgO·Al2O3→MgO→CaO-Al2O3-MgO复合夹杂物(核心为MgO,外围包裹着CaO-Al2O3)。渣-钢反应前期钢中以MgO·Al2O3为主,后期以MgO和CaO-Al2O3-MgO复合夹杂物为主。氧化物夹杂转变的试验结果与热力学分析结果相一致,大多数氧化物夹杂尺寸小于5 μm。     

GCr15轴承钢LF精炼过程中夹杂物的演变机理研究

为了探索国内某钢厂GCr15轴承钢LF精炼过程中夹杂物的存在形式及形成机理,针对LF精炼过程进行了系统取样,利用ASPEX自动扫描电镜并结合FE-SEM,研究分析了L F精炼过程中夹杂物的演变过程.研究发现,GCr15轴承钢LF精炼开始稳定时,非金属夹杂物主要为Al2 O3类夹杂物,到LF精炼终点逐渐演变成近似球形的D...     

GCr15轴承钢精炼渣结壳机理

 针对GCr15轴承钢生产过程中精炼渣结壳严重,导致钢液大量吸气、钢中夹杂物增多的问题,通过对结壳程度不同的精炼渣进行工业取样,采用化学分析、物理测试、微观测定的方法,研究其化学成分、熔化状况和微观结构对结壳的影响。研究发现,结壳物主要物相为钙铝酸盐、氧化钙、尖晶石和硅酸二钙,且高熔点的氧化钙、尖晶石、硅酸二钙先于低熔点的钙铝酸盐析出,并存在于钙铝酸盐之中,增加了钙铝酸盐晶体之间的结合强度,造成精炼渣结壳;应优化精炼渣成分,使其处于CaO-SiO2-Al2O3-MgO相图中钙铝酸盐物相区,减少冷却过程高熔点物相析出,防止凝固结壳的发生。     

轴承钢GCr15的脱氧工艺优化与分析

分析了电炉→精炼过程中氧、氮含量的变化及炉渣成分变化。减少铝线喂入量,降低炉渣碱度、控制渣中Al2O3含量可有效减少D类夹杂物的生成。保证弱搅拌时间,促进夹杂物的上浮,可有效地去除D类夹杂物。     

GCr15轴承钢探伤缺陷与夹杂物的关系

 为了系统分析某厂高碳轴承钢(GCr15)高频探伤缺陷的形成原因,采用ASPEX自动扫描电镜跟踪了冶炼各环节与缺陷相关类型夹杂物的来源和演变。结果表明,造成高频探伤不合格的主要原因存在于基体中的大颗粒MgO-Al2O3夹杂物;冶炼过程中LF工序和中间包是MgO-Al2O3夹杂物产生的主要场所,此类夹杂经VD处理后降低了93.1%;通过提高中间包耐火材料的体积密度和耐压强度,合理降低耐火材料中SiO2和MgO的质量分数,使得中间包耐火材料的侵蚀程度大幅度降低,GCr15轴承钢高频探伤合格率从79%提高到98%。     

钢包软吹氩时间对GCr15轴承钢中夹杂物的影响

针对石钢60tLD-LF-VD-CC生产工艺,对4炉采用不同钢包软吹氩时间的GCr15轴承钢进行取样分析.采用金相显微镜和扫描电镜结合能谱分析,研究了4炉轴承钢中间包样品中夹杂物的尺寸分布及种类特征.结果表明,随着精炼后软吹氩时间的延长,GCr15轴承钢中全氧质量分数降低,中间包中的夹杂物平均直径减小,大于15μm的夹杂物比例也明显降低,但对夹杂物的种类没有明显影响.钢中夹杂物主要为Al_2O_3、MgO·Al_2O_3和MgO-Al_2O_3-SiO_2-CaO(CaS)夹杂物等,这与冶金热力学计算结果一致.