钙处理对硅脱氧弹簧钢55SiCr氧化物夹杂的影响

摘要：为了将硅脱氧弹簧钢中SiO2类高熔点硬质夹杂改性成低熔点夹杂物,在炼钢生产中进行了钙处理试验。利用FEI Explorer 4自动扫描电镜对硅脱氧弹簧钢55SiCr在正常工艺与钙处理工艺处理后的铸坯、盘条中氧化物夹杂的成分、尺寸、数量、形貌进行检测,统计分析2种工艺下夹杂物尺寸、夹杂物轧制变形性的差异,并通过弹簧钢丝Nakamura旋转弯曲疲劳测试对比2种工艺下夹杂物控制水平。分析结果表明：硅脱氧弹簧钢55SiCr钙处理工艺后氧化物夹杂主要为CaO SiO2 (CaS)类,尺寸较大,且此类夹杂物在盘条轧制过程中不易变形细化,最终恶化弹簧钢疲劳性能;正常工艺处理后氧化物夹杂尺寸随着夹杂物中Ca含量升高有增大倾向,CaO SiO2 Al2O3系相图中方石英、磷石英与莫来石交界区的夹杂物轧制变形性优于假硅灰石和钙长石共熔区的夹杂物。     

不同脱氧条件下弹簧钢氧化物夹杂的性质和形貌

用光学显微镜和扫描电镜研究了工业生产条件下用不同脱氧工艺生产的60Si2MnA弹簧钢氧化物夹杂Al2O3、SiO2和铝硅酸盐的性质、形貌和控制。     

硅脱氧弹簧钢中夹杂物在轧制过程中的演变行为

不变形大尺寸氧化物夹杂是造成弹簧疲劳失效的主要原因,可通过获得具有良好变形性能的低熔点塑性夹杂物,减少轧制后氧化物夹杂的尺寸,以减轻夹杂物的不利影响。为了研究工业化生产的硅脱氧弹簧钢中氧化物夹杂在轧制过程中的演变行为,采用SEM+EDS分析连铸坯、中间坯到成品线材各阶段中氧化物夹杂的形貌、成分、尺寸和密度变化。结果表明,连铸坯中主要为SiO₂-Al₂O₃和SiO₂-Al₂O₃-CaO两类呈球状的夹杂物,基本处于低熔点区,中间坯中SiO₂-Al₂O₃和SiO₂-Al₂O₃-CaO类夹杂物呈长条状,同时发现了蝌蚪状的SiO₂类夹杂物,线材中存在5类夹杂物,其中4类呈长条状的夹杂物,除了SiO₂-Al₂O₃和SiO₂-Al<...     

钢的脱氧与氧化物夹杂控制

分析了加铝脱氧工艺和控铝脱氧工艺的特点、析出的一次脱氧产物的性质和数量,以及从钢液中去除一次脱氧产物的精炼工艺要点。     

合成渣处理对弹簧钢脱氧及夹杂物控制的影响

在实验室条件下研究了酸性和碱性合成渣处理弹簧钢时钢中酸溶铝、钙和氧含量的变化规律,并通过工业生产试验比较了两种不同精炼工艺条件下（Ｉ：高碱度渣精炼＋喂铝丝;Ⅱ：酸性渣精炼＋ＶＤ）钢中酸溶铝和氧含量随工艺过程的变化。分析结果肛艺Ｉ生产的弹簧钢的夹杂物尺寸分布明显优于工艺Ｉ。     

硅脱氧弹簧钢55SiCr玻璃态夹杂在铸坯加热过程中的结晶变化

将55SiCr硅脱氧弹簧钢LF精炼结束提桶样分别随大方坯开坯加热和热轧坯轧制加热处理,并采用FEI Explorer 4自动扫描电镜对提桶样热处理前后氧化物夹杂的形貌与成分变化进行检测.检测分析表明,不管是随大方坯高温扩散还是热轧坯加热处理,玻璃态夹杂物均发生结晶现象.在1 250℃保温约2.5 h,夹杂物结晶尺寸较大...     

脱氧工艺对车轮钢氧化物夹杂控制的影响

从脱氧材料的选择、加入时间和加入方式以及脱氧产物排除方法试验了不同脱氧工艺对车轮钢中氧化物夹杂控制的影响,试验结果表明:采用出钢预脱氧+LF一次性加Al+钙处理工艺,能有效降低钢中B类夹杂,可完全满足车轮钢对B类夹杂物的技术条件要求。     

高品质弹簧钢精炼过程氧化物夹杂的控制

研究了采用LF-VD-CC精益窄窗口控制工艺路线时,合适的脱氧、造渣、合金及夹杂物控制等技术对钢水洁净度的影响。结果表明,采用本工艺能够生产出全氧质量分数低于0.000 8%、Ti质量分数低于0.001 8%、Al_s质量分数低于0.002 2%的高品质弹簧钢;将精炼顶渣中Al₂O₃质量分数控制在不超过5%时,能够有效实现氧化物夹杂的低熔点化和塑性化;精炼过程中,熔点进入1 600 ℃等温线以内的氧化物夹杂在不断长大,并且通过上浮去除,而残留于钢中的夹杂物不仅熔点低、变形性能好,而且尺寸细小,对疲劳性能的影响较小。     

弹簧钢氧化物夹杂成分和形态控制理论与实践

图象分析仪测定的用四甲基氯化铵溶液电解萃取的热轧弹簧钢夹杂物尺寸分布表明 ,采用传统工艺生产弹簧钢时 ,钢材中存在大量大颗粒夹杂物 ;而通过合金化和控制二次精炼钢中的Alsol<2 0× 10 - 6的新工艺后 ,大颗粒夹杂物的数量和尺寸大幅度下降 ,材料的σ- 1 σb 值从 0 .45 1升高到 0 .46 8,提高了弹簧材料的疲劳寿命。     

弹簧钢夹杂物形态控制

分析了高应力条件下弹簧疲劳断裂的主要原因以及用稀土控制弹簧钢夹杂物形态的局限性。指出了ＭｎＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２或ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２三元塑性夹杂物的成分范围,并以６０Ｓｉ２ＣｒＶＡ为例确定之与相平衡的钢液脱氧条件,提出了相应的工艺措施。     

82B钢精炼处理后软吹时间对夹杂物行为的影响

为了满足82B钢质量要求,通过对精炼处理后软吹过程中的钢水进行取样,并对钢样中的夹杂物进行全面检验分析,研究了不同软吹时间条件下钢中夹杂物数量及尺寸的变化情况。结果表明:综合考虑夹杂物的去除效果和软吹过程的温降等因素,认为软吹时间控制在25~35min较为合理。生产统计数据表明,改善软吹工艺后,钢水的洁净度有了大幅提高。     

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.     

弹簧钢精炼过程中非金属夹杂物行为的研究

针对淮钢弹簧钢60Si2CrVAT,采用金相、SEM-EDS等分析方法,研究了精炼过程中夹杂物尺寸、成分、形貌等变化的情况,结果表明,在LF炉精炼后,微观夹杂物由30.57个/mm2下降到8.93个/mm2,减少了70.79%,RH循环脱气处理后,夹杂物略有减少,经轧制后,夹杂物数量有所增加。随着冶炼过程的进行,大颗粒夹杂得到有效去除,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-SiO2类复合夹杂物,成材中以复合氧化物为主。     

国内外气门弹簧钢54SiCr6中氧化物夹杂控制分析

通过对国内外钢厂生产的气门弹簧钢54SiCr6中氧化物夹杂的尺寸和成分的对比分析,发现国内A厂在氧化物夹杂尺寸上控制得较好,但塑性与国外钢厂相比,存在一定的差距。其主要原因是氧化物夹杂中Al2O3含量过高,在冶炼过程中采取以一些措施,降低钢水中的AlS含量,可以提高氧化物夹杂的塑性。     

冷轧硅脱氧304不锈钢中氧化物夹杂的演变行为

 为实现固态钢基体内夹杂物在冷轧过程中的控制,将硅脱氧304不锈钢热轧板经多道次冷轧至不同的厚度,利用扫描电子显微镜对试样内夹杂物在冷轧过程中的演变行为进行了研究。结果表明,硅脱氧304不锈钢内夹杂物的类型主要为低熔点SiO2-CaO-MnO-Al2O3,其在热轧板内的形貌为大尺寸长条状。冷轧时,这些长度为2.0～23.0 μm的长条状氧化物夹杂发生断裂,形成多个1.0～3.0 μm小尺寸夹杂物。随着冷轧压下量的增加,断裂后形成的夹杂物尺寸逐渐减小。但当夹杂物尺寸降低至约0.5 μm时,夹杂物不再发生断裂。同时,断裂后形成的小尺寸夹杂物之间的距离与夹杂物的初始尺寸无关,由冷轧板的伸长率决定。     

宽厚板立轧非均匀塑性变形机制

摘要：为探索高碳硅镇静钢中失效夹杂物的检测方法,通过大量分析切割钢丝拉拔断口明确了失效夹杂物类型,同时利用失效指数验证金相观察法、电镜分析法、极值统计法、电解法、盘条拉伸法等评价夹杂物的有效性。结果表明,以帘线钢、切割钢丝用钢为代表的高洁净度高碳硅镇静钢,失效夹杂物以高铝夹杂物为主,尺寸集中在10～40μm。断口分析是失效夹杂物的最直接评价方法,但耗时长。金相制样法评价失效夹杂物往往与实物质量不符。有机溶物电解法可以用来分析冶炼过程高铝夹杂物变化,为失效夹杂物控制提供方向。未时效盘条拉伸实验,可快速检测出高碳钢盘条中大尺寸夹杂物。     

不同温度下60Si2MnA弹簧钢中低熔点夹杂物生成热力学

借助FactSage热力学软件分别对1873、1823和1773 K三个不同温度下60Si2MnA弹簧钢液与MnO-SiO₂-Al₂O₃系、CaO-Al₂O₃-SiO₂系和CaO-Al₂O₃-SiO₂-15%MgO系夹杂物间的平衡进行了计算.通过上述计算分析,确定了三个不同温度下分别形成上述低熔点夹杂物时所对应的钢液成分.经过对比还发现:低温更有利于钢液在低溶解氧含量条件下实现上述不同类型夹杂物的低熔点化控制.钢液中生成低熔点SiO₂-Al₂O₃-CaO-15%MgO系夹杂物要比生成低熔点SiO₂-Al₂O₃-CaO系夹杂物所需的钢液Al含量高很多,这在实际生产中更容易控制.     

稀土铈对55SiCr高应力弹簧钢夹杂物的改性作用

 55SiCr高应力弹簧钢主要用于制造交通工具的气门、悬架和制动弹簧,钢中的大颗粒复合夹杂物所引起的疲劳破坏和长条形MnS所造成的各向异性与氢致裂纹敏感性等是降低弹簧服役寿命的重要原因。从冶炼环节对此类夹杂物进行改质改性并使其细小、无害化是提高弹簧服役性能的重要途径。基于高温管式炉冶炼试验并结合SEM、EDS检测和热力学计算等方法探究了稀土铈对55SiCr钢中夹杂物的改性机制以及铈含量对夹杂物的影响规律。结果表明,钢水中加入铈后,首先生成大量小尺寸稀土夹杂物;随着反应进行,夹杂物数量逐渐减少,大多数夹杂物得以上浮去除。适量铈可以起到净化钢液作用。此外,铈的添加量对夹杂物特性影响很大。当铈添加量为0.02%时,钢中的夹杂物主要为被铈不同程度改性的MnS夹杂以及Ce-O-S、Ce-S类夹杂,尺寸大多为1~3 μm,呈球形或椭球型;当铈添加量增加至0.26%时,MnS夹杂消失,形成大量有棱角、不规则的Ce-O和Ce-O-S类夹杂,对钢的疲劳性能将产生不利影响。铈通过3种方式改性MnS夹杂, 从MnS四周向内扩散进行、从MnS夹杂物一侧改性以及从MnS中部开始改性。从控制夹杂物无害化角度,建议适宜的稀土添加量为0.01%~0.02%,此时钢中铈质量分数为0.009%~0.014%。