高品质GCr15轴承钢冶炼与连铸工艺研究

发布时间：2020-04-13 15:07

【摘要】：本文针对JY钢铁厂120T转炉(LD)→钢包精炼(LF)→真空脱气(RH)→连铸连轧(CC)生产GCr15轴承钢的工艺流程,对冶炼过程中轴承钢水全氧含量、酸溶铝含量、夹杂物数量及尺寸等影响铸坯质量的因素进行了系统研究。分析了冶炼过程不同控制工艺参数对产品质量的影响,优化了转炉冶炼、精炼、连铸等过程工艺操作,生产出了低氧含量、低夹杂物含量的良好铸坯,提高了轴承钢品质。研究结果表明,钢中全氧含量随着冶炼过程的进行逐渐降低:LF精炼工序的平均氧含量为10.8ppm,RH处理结束平均氧含量降低至7.7ppm,中间包样平均氧含量为8.7ppm,铸坯样平均氧含量为7.7ppm,成品钢平均氧含量为6.8ppm。中间包内氧含量有所升高缘于倒包过程中钢液的微弱二次氧化。轴承钢氧含量受转炉出钢碳含量、酸溶铝含量[Al]s、精炼时间及精炼渣碱度、连铸保护浇注等因素影响较大。控制转炉出钢碳[C]0.3%,成品钢[Al]s含量100~200ppm,精炼时间50~60min,精炼渣碱度5.0~7.0,中间包采用长水口、弱吹氩保护浇注等工艺措施,可有效降低GCr15轴承钢全氧含量。对冶炼过程钢中夹杂物数量、成分、形貌、尺寸的演变规律进行了系统研究。钢中夹杂物数量呈逐渐下降趋势:LF精炼后钢中夹杂物数量平均25.3个/mm2,RH处理后夹杂物个数降为11.6个/mm2,中包样夹杂物平均个数为12.7个/mm2,成品轧材夹杂物数量降至9.8个/mm2。采用扫描电镜分析了冶炼过程中夹杂物物相与形貌的演变,结果表明:LF精炼可使夹杂物由初期较大尺寸的氧化物和硫化物夹杂,尺寸约为40μm,转变为颗粒较小的复合氧化物夹杂,尺寸约为20μm,真空处理后钢中主要存在点状的钙镁铝酸盐夹杂,尺寸降至6μm以下,软吹处理对夹杂物的上浮去除效果明显。研究了精炼过程中的不同调铝工艺对钢中全氧含量及夹杂物的影响,结果表明:采用LD出站加入1.2kg/t.s铝粒,LF进站撒入0.1-0.3kg/t.s铝粒脱氧的控铝方式效果最好。采用此调铝工艺,成品钢中全氧含量可降到6.5ppm,酸溶铝含量稳定控制在100-200ppm,夹杂物含量低且尺寸细小,达到高纯净钢水平。对轴承钢精炼过程120吨LF吹氩钢包内吹氩制度进行研究,精炼阶段过程送电加热及合金化时,增大氩气流量能缩短搅拌时间,吹氩流量控制在300~400Nl/min时效果最好,流量过大时会造成卷渣。对软吹过程的去夹杂行为进行研究,考察吹氩时间、吹氩量对钢包内夹杂物去除的影响规律。结果表明:软吹阶段,吹氩量控制在40Nl/min,软吹时间控制在25~30min夹杂物的去除效果最好,最佳工艺下夹杂去除率可达90%以上。浇注温度、二冷强度对铸坯疏松、偏析的影响的研究结果表明,控制中包过热度在15-25℃范围时碳偏析程度较低。同时,二冷强度由强冷调整为弱冷,即二冷配水量由0.5L/min降低到0.18L/min,铸坯裂纹率降低,铸坯质量明显改善。连铸末端凝固特性进行研究结果表明:240×240mm断面GCr15轴承钢的综合凝固系数K值为26.8mm/min1/2,液相穴长度为17.2m。末端电磁搅拌装置最佳安装位置为中心处到弯月面距离为5.71~6.69m,最佳搅拌强度选择380/350A。
【图文】：

的作用机理主要有：（1）夹杂物的类型不情况下，夹杂物的膨胀系数小于钢基体。在张应力和压应力不同，就会造成破坏的出现差很小，残余应力的危害也变小，但仍会造表面，在这种自由表面上容易形成压入或挤接触疲劳裂纹[26]。（2）钢中的脆性夹杂会纹。其次，钢中以单相存在的不破碎夹杂物局部的应力分布，进而影响钢的疲劳寿命[2成较弱的结合界面，夹杂物存在的界面处在上，易产生不变形张力，这会导致孔洞的形、组成、形态及分布是影响钢质量的主要因夹杂数量尽可能的少，尺寸尽可能的小，分属夹杂物的主要元素，因此通常通过控制钢 1-1 显示了钢中氧含量与相对寿命之间的关

图 1-2 夹杂物类型和尺寸对轴承钢有害程度的影响. 1-2 Inclusion type and size harmful levels for bearing杂、氧化物夹杂以及氮碳钛化物夹杂对钢的夹杂物和疲劳寿命的关系进行研究发现：轴盐类夹杂物的增多而降低，尤其是氧化铝类轴承钢的危害不大，国外有学者认为，，提高寿命，但是目前硫化物对轴承疲劳寿命是否轴承钢疲劳寿命的影响很大，疲劳损坏的发目前最新研究表明夹杂物平均直径在 6μm 以钢的铸坯缺陷分析的长短是检验轴承钢性能好坏最重要的标志缺陷对轴承的疲劳寿命影响很大。因此，需
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF762.4

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本文编号：2626125