采用电渣重熔工艺冶炼高质量轴承钢

文献[1,2]证实：钢中非金属夹杂物的聚集是导致疲劳破坏的根源,特别是氧化铝、氮化钛等脆性夹杂物,所以控制轴承钢的夹杂物是保证轴承钢质量的关键。我们对电渣重熔工艺的提纯过程进行了试验研究,并根据研究结果制定了电渣重熔工艺参数、生产实践证明效果很好。     

GCr15轴承钢Ca-Mg-Al-O系夹杂物生成热力学研究

基于FactSage热力学软件模拟了1 560℃时GCr15轴承钢钢液中[Ca]、[Al]、[Mg]、[O]元素含量变化对夹杂物生成及转化的影响。结果表明:[Ca]含量增加,高熔点钙铝酸盐夹杂向CaO·Al_2O_3和CaS(s)方向转变。[Al]含量的增加,钢中夹杂物由a-Ca_2SiO_4向CaO·Al_2O_3、MgO·Al_2O_3方向转变。[Mg]含量增加,钢中夹杂物的由a-Ca_2SiO_4、CaO·Al_2O_3向MgO·Al_2O_3、MgO方向转变。[O]含量的增加,钢中夹杂物由CaS、MgO向CaO·Al_2O_3、MgO·Al_2O_3方向转变。     

硫含量对GCr15轴承钢中夹杂物的影响

基于FactSage热力学软件模拟了GCr15轴承钢钢液中[S]元素含量变化对夹杂物生成及转化的影响。结果表明:1 560℃时,钢液[S]含量小于0.01%可减少MgO和CaS夹杂生成;[S]含量低于0.005%可抑制CaO·Al_2O_3向MgO·Al_2O_3转化;钢液硫含量增加,大部分夹杂物开始析出温度增加;钢液硫含量低于0.006%可降低高熔点夹杂物最终析出量;高于0.006%后MnS夹杂及夹杂物析出总量大幅增加。     

GCr15SiMn超高纯净轴承钢冶炼工艺优化

重点介绍了 GCr15 SiMn超纯净轴承钢的新工艺,通过精确控制轴承钢各元素化学成分、合理控制电炉终点碳含量,准确计算精炼炉初始Al脱氧剂加入量,精炼过程吹氩压力、流量、软吹时间以及VD过程真空度及高真空处理时间等关键参数,成功生产出质量合格的超纯净轴承钢.     

结晶器旋转对电渣钢锭中氧化铝夹杂的影响

设计了结晶器可旋转的电渣炉,并研究了不同的结晶器旋转速度对电渣钢锭中氧化铝夹杂物去除的能力。结果表明,当结晶器旋转速度为0~28 r/min时,随着结晶器旋转速率的增加,电渣钢锭中的氧化铝夹杂尺寸逐渐变小。其主要原因是结晶器的旋转促进了金属液滴尺寸的细化,扩大了金属液滴与渣池的接触面积,改善了渣-钢反应的动力学条件;同时渣池的运动也会带动金属液滴在渣池的运动,使金属液滴在渣池中运动路线更长,停留时间更长,能充分与熔渣反应,动力学条件更好。但是当结晶器旋转速度进一步增加至35 r/min,夹杂物的尺寸反而进一步增加,主要原因是过高的运动速度导致金属液滴及金属熔池的激烈运动,反而将熔渣带入钢液中,降低电渣重熔的精炼能力。     

GCr15轴承钢超高周疲劳性能与夹杂物相关性

真空冶炼与电渣重熔2种工艺制备的GCr15轴承钢的超高周疲劳测试结果表明,电渣重熔能更好地控制钢中夹杂尺寸及其分散性,因此具有较好的疲劳性能.实验与理论分析表明,对于一定强度的材料,疲劳萌生处的颗粒亮区(GBF)边界处的应力强度因子范围(△KGBF)为一恒定值,且随材料的屈服强度增加AKcBF逐渐减小.     

电渣重熔Fe-Mn-Al-C钢的组织性能及变形机制

采用扫描电镜、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)技术和透射电镜(TEM)等研究了奥氏体基Fe-Mn-Al-C(Mn30Al9SiMo)钢的组织性能及变形机制.结果 表明:经电渣重熔后,Mn30Al9SiMo钢中以MnS为主的非金属夹杂物、铸态/轧态组织性能均得到明显的改善.经480～550℃时效处理12h后,细小的κ-型碳化物在奥氏体基体中析出,随着时效温度升高,κ-型碳化物有聚集的趋势,并且发生了奥氏体向低温铁索体α和κ-型碳化物的转变;当时效温度达到550℃时,B2相的存在导致试验钢的脆化严重,强韧性降低.经530℃时效处理后,试验钢的强度和塑性搭配最佳,抗拉强度为1042 MPa,断后伸长率为29.2％.试验钢具有典型的平面滑移特征,变形机制以微带诱发塑性(MBIP)效应为主.     

GCr15轴承钢中非金属夹杂物行为的研究

针对淮钢80t转炉-90tLF- 100tRH-CC工艺生产的GCr15轴承钢,采用金相、SEM和EDS等方法,研究了精炼过程中夹杂物的尺寸、成分和形貌等的变化情况.经分析计算,得出了各工序夹杂物的成分图,并分析了夹杂物在冶炼过程中的变化规律.结果表明,在LF炉精炼后,微观夹杂物由23.34个/mm2下降到14.02个/mm2;经RH循环脱气处理后,夹杂物有所减少,成材中,夹杂物数量略有减少;随着冶炼过程的进行,大颗粒夹杂在钢包中随着钢流的运动得到了有效去除,细微夹杂物所占比例逐步升高;钢中存在的夹杂物主要有氧化物、硫化物以及CaO(CaS)-Al2O3-MgO类复合夹杂物.     

镁铝合金处理GCr15轴承钢夹杂物的变质

分别采用3种不同镁含量的镁铝合金对GCr15轴承钢液进行了夹杂物变质处理，分析了实验过程中全氧值的变化，并利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪分析了试样中夹杂物的尺寸、形貌和化学成分。结果表明：经镁铝合金处理后，GCr15轴承钢中的全氧值显著降低，夹杂物由大尺寸、形状不定的氧化铝颗粒转变为尺寸细小、球形的镁铝尖晶石颗粒。含镁量为16．55％的3。镁铝合金夹杂物变质效果最明显，钢中夹杂物多为镁铝尖晶石和氧化镁，其中96．23％的夹杂物直径小于3μm。因此，镁铝合金夹杂物变质处理有利于改善轴承钢浇注和提高轴承钢疲劳寿命。     

大型H13模具钢电渣重熔工艺研究

随着电渣钢锭直径逐渐增大,其成分宏观偏析、缩孔疏松及碳化物析出也越来越严重,尤其是高碳高合金钢。采用三相双极串联结构的120 t电渣重熔炉,以大型H13热挤压模具生产实际为例,从电极准备、渣系选择、熔速控制、脱氧制度及补缩等重点工艺方面进行了论述。     

电渣重熔大型高品质钢锭脱氧制度研究

大型电渣锭在长达数十小时冶炼过程中,渣、气、钢三相接触反应,使熔渣氧化性不断增加。为了防止钢中元素烧损,保证熔渣始终为还原性,必须制定和执行严格的脱氧制度。根据渣、气、钢三相平衡的热力学原理,研究电渣重熔过程中熔渣氧化物组元的变化规律,确定脱氧制度。自主设计的130 t电渣炉成功电渣重熔了数十根大型高品质电渣锭,证明脱氧制度是合理的。     

静磁场下电渣重熔轴承钢的研究

在电渣重熔轴承钢的过程中施加与电流方向垂直的静磁场,研究了不同电流密度和磁感应强度对轴承钢重熔锭的凝固组织、非金属夹杂物、杂质元素含量和硬度的影响。结果表明:施加的静磁场形成电磁激振效应,能够显著细化金属熔滴,提高非金属夹杂物和杂质元素的去除效率;有利于降低枝晶间距获得细晶组织,降低合金元素的偏析;提高铸锭的力学性能,因此施加静磁场是强化电渣重熔过程的重要手段。     

半有衬新型电渣重熔研究

本文创制渣池有衬节能、叠加直流电化学精炼、纵向结晶排夹杂三结合的优质节能新型电渣重熔炉.研究了叠加直流电流密度对合金成分和对去硫、去气的影响.实验结果表明,新型电渣单位电耗降低达41％;在无保护气氛下电渣重熔,GH49,GH37合金中活泼元素成分可不烧损;可有效地降低合金中O,N,S含量达到10ppm;电渣锭轴向结晶,组织致密,二次枝晶轴间距比通常电渣锭缩短近1/3,显著改善合金偏析.     

马氏体气阀钢夹杂物分析及控制

针对国内某特钢厂生产的马氏体气阀钢轧材夹杂物评级合格率偏低的问题,通过对轧材夹杂物的系统分析并结合现有钢包渣组分,制定了有利于吸收气阀钢夹杂物的钢包渣最佳组分。该技术的应用,有效提高了该厂马氏体气阀钢轧材夹杂物评级合格率,稳定了产品质量。该技术应用后气阀钢轧材夹杂物合格率由78%左右提高到97%以上。     

电渣重熔体系内熔渣流场的数学模拟

建立了电渣重熔体系内电磁力作用下溶体流场的数学模型，并将其应用于在结晶器直径为２００ｍｍ的实验装置上以ＣａＦ２＋３０ｍａｓｓ％Ａｌ２Ｏ３＋２０ｍａｓｓ％ＣａＯ系熔渣进行的低碳低合金钢重熔过程（电极值径７６ｍｍ，３０００Ａ（ｒｍｓ））。合理选取参数值，计算了电磁力作用下体系内渣池的流场，结果表明，在电磁作用下，渣池内形成沿结晶器壁向上，经熔渣自由表面和电极端部锥面又沿体系对称轴向下流动的两个旋涡，最     

LF-VD冶炼轴承钢的氧化物夹杂变化行为

通过对国内某厂BOF-LF-VD工艺生产的GCr15轴承钢全流程取样,系统研究了GCr15生产过程中大颗粒氧化物夹杂的变化行为。分析各工序氧氮含量的变化,扫描电镜观察夹杂物的形貌、大小,能谱分析仪分析夹杂物成分,钢质纯净度分析仪统计分析夹杂物的数量和当量直径ECD(Equivalent Circular Diameter)。研究表明,该流程可以获得T[O]的平均含量为9×10-4%;LF到站夹杂物基本为Al2O3系并含有少量CaO,LF喂铝后夹杂物中出现MgO,LF精炼过程中CaO含量逐渐升高,VD结束后CaO含量有所降低,MgO含量上升;LF和VD精炼后钢中夹杂物粒径大小和数量都显著下降,同时在大包到中间包之间注流被卷入空气。热力学分析表明夹杂物中的MgO来自钢包中的耐火材料,夹杂物中CaO来自于炉渣中CaO。