转炉轴承钢非金属夹杂物来源分析

从转炉出钢到连铸各个关键工序,采用示踪的方法系统研究了淮钢长流程(转炉-精炼-真空处理-连铸-轧制)生产的轴承钢中非金属夹杂物来源,重点对精炼、真空处理、连铸3个关键工序钢液中非金属夹杂物情况进行取样分析。结果表明,淮钢长流程生产的轴承钢非金属夹杂物类型为氧化铝、钙铝酸盐、镁铝尖晶石和二氧化硅,非金属夹杂物主要来源于精炼内生、二次氧化和精炼搅拌卷渣或连铸钢包下渣,其中大颗粒非金属夹杂物主要来源于钢包卷渣或连铸钢包下渣,大颗粒非金属夹杂物类型主要为铝酸钙。     

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.     

Improvement of centre segregation in continuous casting bloom and the resulting carbide homogeneity in bearing steel GCr15

ABSTRACT

In the present work, solidification structure and centre segregation in continuously cast bearing steel GCr15 blooms with 220mm×260?mm were obtained by different casting conditions (M-EMS, M?+?F-EMS, M?+?F-EMS?+?MSR), which were systematically optimized by numerical simulation and experiments. The relationship between centre segregation in continuously cast GCr15 bloom, heredity in hot-rolled steel and carbide inhomogeneity of hot-rolled steel with was investigated comprehensively. Results showed that compared with M-EMS, centre carbon segregation ratio in the bloom decreased from 1.1～1.4 to 1.04～1.22 by M?+?F-EMS, and could be reduced to 0.96～1.08 by MSR in combination with M?+?F-EMS. Moreover, centre segregation in hot-rolled steel decreased with the decrease of centre segregation in bloom. Grade of network and banded carbide in hot-rolled steel decreased accordingly, especially for centre carbon segregation ratio with 0.96～1.08, grade of network and banded carbide could be significantly reduced to 1. It was important to control centre segregation in as-cast steel to improve the resulting carbide homogeneity of as-rolled steel. According to the experimental results, higher casting speed in bloom with M?+?F-EMS and MSR integrated process was preferred to effectively reduce centre segregation ratio and further decreased the occurrence of network and banded carbide in as-rolled bearing steel GC15.     

20CrNiMoH齿轮钢中夹杂物的来源分析

为改善20CrNiMoH齿轮钢的质量,减少钢中夹杂物含量,采用大样电解法提取钢中大型夹杂物,测定其含量,并分析其粒度及成因,对该钢种生产工艺提供改进依据.     

管坯和钢管显微夹杂物性质及来源分析

论叙了衡阳钢管厂LF—LF—VD后中包-管坯-钢管的各工序显微夹杂物在钢中的数目变化及粒径分布,分析了显微夹杂物在圆铸坯径向截面的分布以及钢管坯沿横向和纵向的数目变化,探讨了夹杂物的来源。结果表明,应该实施增加脱氧用铝量,使用活性石灰,改进中包保护渣等措施。     

大方坯轴承钢的加热工艺探讨和优化

针对轴承钢坯料在加热炉加热中存在的问题,通过“黑匣子”（即在钢坯中植入热电偶装置,温度记录仪包在水冷装置内,随钢坯加热后炉外再提取数据）对钢坯实际加热工艺进行了测试,分析测试数据,讨论加热曲线变化趋势,结合现场加热炉实际炉长,对轴承钢的加热工艺进行了优化,改善了带状组织,使碳化物带状级别达到1.0级。     

高强度工程机械用钢铸坯夹杂物分析

为了解某厂高强度工程机械用钢Q550MD铸坯夹杂物来源,优化生产工艺,提高铸坯质量,采用大样电解和夹杂物自动扫描分析方法,对铸坯中夹杂物数量、尺寸、形貌及成分进行研究。结果表明,电解试样中大型夹杂物尺寸集中在80～140μm,形状大多为球形,主要成分为铝酸钙。铸坯中大型夹杂物在形成最终复合夹杂物前均来自于钢包,且可能发生结晶器卷渣。检测的铸坯宽度方向1/4位置发现夹杂物聚集现象,夹杂物数量明显高于边部和1/2位置,这与结晶器流场不合理有关。     

轴承钢中钙铝酸盐夹杂物的形成及控制

研究了轴承钢生产中各因素对钢中D类夹杂物形成的影响.对国内某特殊钢厂轴承钢中夹杂物进行了检验分析,发现钢中D类夹杂物存在多种形式;通过感应炉重熔实验,发现钢中Al含量对夹杂物的影响很大,Al过量,在MgO炉衬条件下,会大量生成MgO·Al₂O₃;当钢中Ca含量较高时,夹杂物全部变性为球状钙铝酸盐.研究表明,控制钢水中Ca、Mg和Al成分,是控制D类夹杂的重要手段.通过工厂试验证明,特定炉渣改性和成分优化对D类夹杂物有一定的改善作用.     

钢包初始状态对帘线钢夹杂物的影响

运用Aspex Explorer扫描电镜对比了3种不同初始状态钢包冶炼条件下的帘线钢盘条中夹杂物成分、变形性能以及数量密度等,指出不同初始状态的钢包对帘线钢精炼渣成分和成品[Al]含量的影响。结果表明,同等条件下,分别使用冶炼过Si、Al-Si以及Al脱氧钢的钢包冶炼帘线钢时,精炼渣碱度、渣中Al_2O_3含量和成品[Al]含量均呈上升趋势,对应精炼渣碱度分别为0.95、1.1、1.4,渣中Al_2O_3质量分数分别为7.0%、11.0%、15.0%,成品[Al]的质量分数分别为7×10~(-6)、13×10~(-6)、16×10~(-6)。采用冶炼过Al、Al-Si脱氧钢的钢包冶炼的帘线钢盘条夹杂物数量密度分别为0.96、1.20个/mm~2,夹杂物中Al_2O_3平均质量分数分别为25.9%、31.8%,夹杂物塑性差,轧制后长宽比平均值分别为5.6、5.1。采用冶炼过Si脱氧钢的钢包冶炼的帘线钢盘条中夹杂物数量密度为0.79个/mm~2,夹杂物中Al_2O_3平均质量分数为15.0%,为塑性夹杂物,轧制后长宽比均值为11.3。实验证明,冶炼帘线钢不宜使用初态为Al脱氧或者Al-Si脱氧的钢包。     

轴承钢中夹杂物分析

对轴承钢热轧板中的夹杂物以及浇铸过程结晶器浸入式水口上的结瘤物进行了电镜检测.发现轧板试样中夹杂物类型主要是TiN、MgO·Al₂O₃和MnS以及少量的CaS,尺寸大多在20μm以内,除此之外,还观察到一些大尺寸MgO·Al₂O₃和Al₂O₃夹杂物及其伴生的裂纹.通过对水口结瘤物的检验分析,发现结瘤物主要以MgO·Al₂O₃尖晶石类夹杂物为主,还有少量的MgO-Al₂O₃-CaO系夹杂物,此外还含有部分凝钢.结瘤物成分与钢水中氧化物夹杂一致,因此推测水口结瘤产生原因为钢液中的固态氧化物夹杂在浇注过程中在水口上的聚集沉淀,轧板中大尺寸夹杂可能是由水口结瘤物剥落造成.     

轴承钢中D类夹杂物的形成与控制

轴承钢对钢中非金属夹杂物, 尤其是对D类夹杂物的要求非常严格.为了分析国内某钢厂GCr15轴承钢棒材试样探伤不合的D类夹杂物形成原因并提出有效控制措施, 采用ASPEX自动扫描电镜对GCr15轴承钢生产工艺优化前后全流程夹杂物的演变进行观察.研究结果表明, 原工艺下轴承钢中D类钙铝酸盐夹杂物生成的主要原因包括两个方面, 一是精炼渣碱度过高导致渣中Ca O活度很大;二是在真空脱气 (VD) 精炼过程中, 强烈搅拌给钢-渣反应提供了良好的动力学条件.本文从精炼渣碱度和VD真空度两方面对轴承钢生产工艺进行了优化.优化后能够在保持高洁净度情况下, 使钢中夹杂物由钙铝酸盐类转变为镁铝尖晶石类, 减少了轴承钢中D类夹杂物的生成.     

GCr15轴承钢冶炼工艺优化

钢液的纯净度是提高轴承钢连铸坯质量的关键因素之一,而冶炼工艺以及预脱氧剂、终脱氧剂、精炼渣的合理选择及成分组成,直接影响钢液的纯净度和铸坯的质量.针对GCr15轴承钢冶炼和精炼工艺中的不足,提出优化方案,并进行工业性试验,优化了轴承钢的冶炼、精炼工艺,使钢液的纯净度得到显著的提高.     

轴承钢点状夹杂物成因及消除机理的探讨

轴承钢点状夹杂物严重影响钢的疲劳寿命.半个世纪以来,冶金工作者研究在精炼过程中如何消除轴承钢点状夹杂物.通过研究首次指出,精炼过程由渣中还原进入钢液中的钙是生成点状夹杂物的主要原因;并且从理论上分析用氯去除钢液中钙的工艺原理.     

超低碳IF钢中夹杂物来源的示踪分析

为了分析超低碳IF钢中夹杂物来源,采用在转炉出钢后及中间包覆盖剂添加示踪剂的方法,确定夹杂物的来源。并在相关工序取钢样或渣样,利用扫描电镜观察分析夹杂物的形貌和成分。研究表明,RH进站顶渣w(TFe)控制为2.54%~4.49%,RH出站顶渣w(TFe)控制为4.56%~5.23%,RH钢包顶渣w(CaO)/w(Al2O3)控制为1.20~1.93,顶渣改质效果良好。正常坯进行分析含有少量的钡,未发现铈元素,在换包时取样第6炉和第7炉中间坯进行分析,可发现含有钡即钢包下渣情况,少量的铈成分。第6炉正常坯w(TO)为0.001 4%,第6炉和第7炉中间坯w(TO)为0.001 6%,第7炉正常坯w(TO)为0.001 5%,可见正常铸坯与交接坯相比w(TO)略有降低。     

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The behaviors of inclusions in liquid bearing steel were in- situ observed with confocal laser scanning microscopy (CLSM). Samples from 4heats were reheated to steel making temperature, and after a period of holding the samples were rapidly cooled. Then the samples were observed under SEM with EDS to analyze inclusions. The results show that inclusions in original bearing steel samples are mostly MgO??Al2O3 with out- layer of CaS, while inclusions in liquid bearing steel after CLSM treatment are xAl2O3??yCaO. The inclusions with high liquid ratio spread on the interface between liquid steel and argon gas, as well as there are collision and combination of xAl2O3??yCaO and MgO??Al2O3. It can be concluded that the main formation cause of Ds inclusions is collision and combination between xAl2O3??yCaO inclusions with high liquid ratio or between these inclusions and MgO??Al2O3 inclusions. Reducing Ca content in liquid steel to decrease CaO content in inclusions and the liquidation of inclusions can decrease the formation of Ds inclusions.     

轴承钢精炼过程非金属夹杂物行为的研究

采用金相、SEM等分析方法,分析了某电炉厂EAF-LF-VD-CC流程冶炼GCr15轴承钢精炼过程非金属夹杂物的变化,并确定了夹杂物的主要来源。实验结果表明,LF处理后夹杂物以块状Al2O3、点状不变形夹杂物和硫化物为主;VD处理后点状不变形夹杂物明显减少,而含CaO、MgO、Al2O3、硫化物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Al2O3和硫化物夹杂。     

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。     

高强度工程机械用钢铸坯夹杂物分析

为了解某厂高强度工程机械用钢Q550MD铸坯夹杂物来源,优化生产工艺,提高铸坯质量,采用大样电解和夹杂物自动扫描分析方法,对铸坯中夹杂物数量、尺寸、形貌及成分进行研究。结果表明,电解试样中大型夹杂物尺寸集中在80~140 μm,形状大多为球形,主要成分为铝酸钙。铸坯中大型夹杂物在形成最终复合夹杂物前均来自于钢包,且可能发生结晶器卷渣。检测的铸坯宽度方向1/4位置发现夹杂物聚集现象,夹杂物数量明显高于边部和1/2位置,这与结晶器流场不合理有关。     

轴承钢二次精炼过程夹杂物演变规律

 研究了轴承钢LF精炼和RH真空处理过程各类夹杂物的成分、种类和数量变化,并结合热力学模拟计算了夹杂物与钢液的界面参数,并对试验结果进行分析讨论。夹杂物分析结果表明,精炼25 min后,脱氧产物Al₂O₃消失,钢中夹杂物以纯尖晶石、含少量CaO的尖晶石、CaO·2Al₂O₃和CaO·Al₂O₃为主。继续精炼65 min至LF精炼结束,钢中夹杂物仍以纯尖晶石、含少量CaO的尖晶石、CaO·2Al₂O₃和CaO·Al₂O₃为主。RH真空处理25 min后,钢中夹杂物总数量较LF精炼结束降低75%,其中,纯尖晶石和含少量CaO的尖晶石去除率分别为99.5%和93.2%,CaO·2Al₂O₃去除率为67%。RH破空后钢中夹杂物以液态钙铝酸盐CaO·Al₂O₃和12CaO·7Al₂O₃为主。精炼过程尖晶石类夹杂物尺寸集中在10 μm以下,尺寸大于20 μm夹杂物主要为处于液相区的钙铝酸盐,这些钙铝酸盐在LF精炼前期就已经存在。与钢水接触角大于90°的固态夹杂物纯尖晶石、含少量CaO的尖晶石和CaO·2Al₂O₃在RH真空处理过程容易去除,与钢水接触角小于90°的液态夹杂物CaO·Al₂O₃和12CaO·7Al₂O₃不易去除。因此,将LF精炼结束的夹杂物控制为固态夹杂物有利于RH真空处理过程夹杂物的高效去除。热力学计算结果表明,当钢中w(T[O])为0.001 0%、w([Mg])大于0.000 18%时,脱氧产物Al₂O₃热力学上就不能稳定存在。铝脱氧、高碱度渣精炼条件下很难稳定地获得固态Al₂O₃夹杂物。为获得完全固态尖晶石或高熔点钙铝酸盐夹杂物,钢中w([Ca])需控制在0.000 1%以内。钢中w([Ca])大于0.000 2%,就具备生成液态夹杂物的热力学条件。