电渣重熔易切削钢中硫含量及夹杂物的控制

基于热力学分析了电渣重熔中渣系及冶炼工艺对易切削钢AS136的夹杂物及硫均匀性的控制研究.实验采用4 t的非保护气氛电渣炉, 分析了电渣锭中硫含量及夹杂物级别.实验结果发现:采用渣系S1 (质量分数为50%Ca F₂+30%Al₂O₃+20%Si O₂) 冶炼的电渣锭中硫质量分数为0.066%⁰.075%, 能够满足产品要求 (产品中要求硫质量分数在0.05%⁰.10%) , 但是B类和C类的夹杂物级别均达不到标准;在渣系S3 (质量分数为70%Ca F₂+28%Al₂O₃+2%MgO) 以及整个重熔中持续地加入质量分数4.5%镁砂的冶炼工艺下, 不仅可以使电渣锭中硫含量呈均匀分布, 同时还能够改善夹杂物的分布和大小.分析结果表明:随着电渣重熔初期渣温的升高以及渣中Si O₂质量分数的增加, 持续均匀地补加镁砂可以使得电渣锭中的硫沿轴向呈均匀分布.     

MnS形态对超高强度钢韧性的影响

 利用扫描电镜和能谱分析等检测手段研究了2种不同冶炼工艺生产的G50钢中夹杂物类型和尺寸分布。结果表明：随MnS复合夹杂物中钙含量的降低,MnS变形程度逐渐加重,纵横比随之增大。“电弧炉+VOD+真空自耗重熔”冶炼钢的韧性(冲击韧性和断裂韧性)明显得到改善。由于“电弧炉+VOD+真空自耗重熔”冶炼钢中夹杂物的钙含量均较高,纵横比小于“真空感应炉熔炼+真空自耗重熔”冶炼钢,因而有利于改善G50超高强度钢的韧性。     

不锈轴承钢真空制备过程洁净度及碳化物变化

 为了提高G102Cr18Mo高碳不锈轴承钢的洁净度、细化碳化物组织,采用真空感应熔炼、两次真空自耗重熔、大锻压比锻造的工艺路线,研究了真空处理及大锻压比锻造对化学成分、气体含量、夹杂物分布、二次枝晶间距及碳化物颗粒度的影响。研究结果表明,真空感应熔炼过程(VIM)中,随着铝含量的增加,碳的脱氧能力大幅降低,即使铝质量分数为0.003%也对碳的脱氧能力有明显的阻碍作用;真空自耗重熔过程(VAR)由于高的真空度、高的重熔温度等热力学条件以及反应动力学条件的改善,氧含量显著降低,第一次自耗重熔后氧质量分数从0.001 49%降低至0.000 57%,降低了61.7%,第二次自耗重熔后氧质量分数降低至0.000 50%。真空感应熔炼、真空自耗重熔过程,夹杂物的成分变化不大,主要以Al-Si夹杂为主,其次为Al₂O₃夹杂,再次为MnS夹杂、Mg-Al-Ca、Mg/Ca-Al夹杂。双真空冶炼后,钢中夹杂物主要为0～5 μm的细小夹杂物,未发现大于20 μm的夹杂,含有少量10～20 μm的夹杂,钢的洁净度大幅度提高。在真空自耗锭横断面上,从边部向芯部二次枝晶的形貌变化不大,二次枝晶间距逐渐增大,但是变化趋势缓慢,二次枝晶间距为85～95 μm,这主要得益于低的自耗重熔速度。对真空自耗锭进行大变形处理,最终锻造成40 mm的圆棒,碳化物颗粒的最大尺寸不大于20 μm,平均尺寸为15 μm,且没有碳化物聚集的现象。低的自耗重熔速度和大锻压比锻造是碳化物细化的关键。     

不同冶炼工艺对硫化物夹杂形态特征的影响

利用扫描电镜和能谱分析等检测手段研究了"真空感应 真空自耗重熔"和"电弧炉 VOD 真空自耗重熔"两种工艺冶炼的G50超高强度钢中夹杂物形态和尺寸分布.研究结果表明:"真空感应 真空自耗重熔"冶炼的钢中硫化物夹杂物尺寸较小、平均间距较小,纵横比较大,尤其是细夹杂物较多,相应的细央杂物密集区域较多,而"电弧炉 VOD 真空自耗重熔"冶炼的钢中MnS夹杂物均匀弥散分布,复合夹杂物中Ca含量较高,MnS变形困难,纵横比较小,导致央杂物尺寸与平均间距较大.     

G102Cr18Mo不锈轴承钢VIM-VAR冶炼过程夹杂物的演变

通过真空感应冶炼、真空自耗重熔,制备了 G102Cr18Mo不锈轴承钢锭,利用Aspex扫描电镜分析了夹杂物数量、尺寸、面积的变化规律,并采用SEM-EDS进一步观察夹杂物的元素分布.研究结果发现,不论是真空感应还是自耗重熔,夹杂物的组成变化不大,主要由硫化锰、铝酸钙、Al-Ca-Mn-(Ti)-O-S复合夹杂物3类夹...     

改善0.3C-1.6Si-0.8Mn-1.1Cr-0.48Mo-0.1V钢断裂韧性的VIM-VAR工艺实践

超高强度钢（/%:0.3C-1.6Si-0.8Mn-1.1Cr-0.48Mo-0.1V）采用6 t真空感应加真空自耗双联工艺冶炼。通过对比真空感应工序不同浇注温度冶炼钢的组织和力学性能,结果表明,当VIM浇注温度从（1 600±10)°C 降至（1 560±10)℃时,带状评级结果从2.5级降为1级,断裂韧性均值从85 MPa. m^1/2提高到116.3 MPa.m^1/2。因此,低温浇注是改善材料均匀性的关键方法。     

稀土对42CrMoTiB钢夹杂物和力学性能的影响

试验42CrMoTiB钢和稀土微合金化42CrMoTiBRE钢(/%:0.41～0.43C、0.36～0.38Si、0.59～0.72Mn、0.018～0.020P、0.005～0.010S、1.08～1.13Cr、0.16～0.19Mo、0.06～0.08Ti、0.003～0.004B、0～0.020Ce或Sm,0.001 3～0.001 5T[O])由150 kg真空感应炉冶炼,浇铸成平均断面尺寸165 mm×165 mm的钢锭,锻成120mm×120 mm钢坯。研究了Ce或Sm对42CrMoTiB钢锻坯夹杂物和力学性能的影响。结果表明,与未加稀土42CrMoTiB钢相比,加入0.18RE后(钢中RE含量0.019%～0.020%)42CrMoTiBRE钢中的夹杂物含量大幅降低,A类、B类和D类粗系夹杂级别分别由0.5、2.0和0.5降低至0、0～0.5和0,细系夹杂分别由0.5、1.5和2.0降低至0、1.0和1.0。加入RE改变了钢中夹杂物形貌,形成球形稀土硫氧化物;加稀土明显提高钢的塑性和韧性,与42CrMoTiB钢相比42CrMoTiBCe钢横向断面收缩率(Z)和夏比冲击功(A_KV)分别由22%和17 J/cm²提高至30%和28 J/cm²。      

G50超高强度钢冶炼工艺与韧性的相关性研究

为改进G50超高强度钢的质量,将其冶炼工艺从“真空感应炉熔炼＋真空自耗重熔”改为“电孤炉＋VOD＋真空自耗重熔”,利用钢包精炼脱硫,以及VOD后的钙处理控制硫化物形态,使钢的冶金质量明显改善。本文对比分析两个代表性的炉号,结果表明新工艺冶炼的钢横向韧性明显改善。     

RH加钛时机和纯循环时间对IF钢洁净度影响

为进一步提升RH精炼的冶炼效率,更好与高拉速连铸相匹配,对RH冶炼IF钢过程中加Ti时机和纯循环时间对夹杂物的影响开展了试验研究。结果表明,钢液中T.O质量分数在加Al 5 min后小于0.003 0%;夹杂物的数密度在合金化4～5 min后具有最小值,随后增加纯循环时间,夹杂物的数密度无明显变化。在300 t RH工业生产实践中,Al-Ti间隔时间为2 min、纯循环时间为5 min和Al-Ti间隔3 min、纯循环4 min的处理工艺可以保证钢液中的夹杂物充分上浮去除,夹杂物的数密度为0.7～0.8个/mm²,可以实现RH的高效化精炼。在Al-Ti间隔时间大于1 min、纯循环时间大于3 min的操作条件下钢液中未检测到尺寸大于50μm的夹杂物。基于以上工艺优化,IF钢的RH真空处理时间已经降低至20 min。向钢液中加入Al后主要形成Al₂O₃夹杂物,加入钛铁合金化后钢液中会形成富[Ti]区域,[Ti]将Al₂O₃还原而生成Al-Ti氧化物。随着[Ti]在钢液内的扩散以及...     

淬-回火温度对高强度钢30NCD16组织和性能的影响

试验了电渣重熔高强度钢30NCD16(％:0．31C、1．41Cr、4.01Ni、0．52Mo)840-930℃淬火、350-625℃回火时的组织和力学性能。结果表明,高强度钢30NCD16最佳热处理工艺为840-870℃淬火+560℃回火,可获得细致均匀的索氏体组织,钢的抗拉强度≥1 200 MPa,冲击功A_KU5≥50 J。     

铁路货车制动梁用微合金化钢15Mn2CrVNbE的试制

首钢三炼钢厂采用铁水脱硫-80tLD冶炼-LF(喂丝)精炼-4流方坯连铸工艺生产制动梁用微合金化钢15Mn2CrVNbE(%:0.13～0.17C、1.44～1.59Mn、0.30～0.60Cr、0.02～0.10V、0.02～0.05Nb、0.02～0.05Al)。通过控制钢中Al含量、吹氩、喂硅钙线和全程保护浇铸等工艺措施,149炉生产结果表明,铸坯中氧含量为(7～26)×10^-6,氮含量为(29～79)×10^-6。制动梁成品的力学性能为σ_s465～575MPa,σ_b630～720MPa,δ₅25%～34%,-40℃纵向冲击功36～183J,满足使用要求。     

提高00Cr12Ti铁素体不锈钢钛回收率的工艺实践

00Cr12Ti超低碳铁素体不锈钢(%:≤0.030C、10.50～11.75Cr、6×C～0.75Ti)由90 t K-OBM-S转炉-90 t VOD-90 t LF-CC工艺冶炼。生产实践表明,随钢中自由氧含量(5～10)×10^-6和吹氩搅拌时间(1～12 min)增加,钛的收得率降低;LF喂钛线时钛的收得率高于VOD过程加块状钛合金;控制钢中全氧含量≤35×10^-6,自由氧含量≤6×10^-6,VOD过程(Cr₂O₃+FeO+MnO)≤1%,搅拌时间5～10 min,氩气流量50～80 L/min,用LF喂钛线工艺,可使钛的收得率达60%～75%。     

100 t EAF-LF-VD-CC流程冶炼非调质钢49MnVS3的工艺实践

10炉非调质钢49MnVS3(/%:0.46~0.48C,0.30~0.40Si,0.88~0.92Mn,0.001~0.014P,0.004~0.005S,0.09~0.10V,0.19~0.22Cr)由100 t EBT DC EAF-LF-VD-260 mm×340 mm坯连铸-Φ140~150 mm材轧制流程生产。采用兑入75%铁水,EAF前期脱磷至≤0.015%P,出钢前[C]为0.20%~0.30%,精炼时加150~200kg碳化硅,控制LF精炼渣碱度2.80~2.95,(CaO)/(Al₂O₃)=1.2~1.6,VD后喂1.5 m/t钙铁线,软吹时间≥15min等工艺措施,49MnVS3钢中[N]、[H]和[O]分别为130×10^-6~220×10^-6,1.2×10^-6~1.5×10^-6和5×10^-6~11×10^-6,成品材晶粒度≥5级,非金属夹杂物和低倍组织均≤1.5级,组织(带状≤1级)和力学性能(R_m 803~883 MPa,R_el 517~590 MPa, A 16%~21%,A_ku 39~99 J)均满足标准要求。     

铸造高锰钢复合孕育的动力学效应和应用

采用V_渣+Ti+Zn复合孕育剂在炼钢炉和钢包中对高锰钢进行“二步法”处理,起到控制和改善碳化物的析出量和形态,净化钢液,净化晶界和细化晶粒的孕育效果。叙述了稀土复合变质效果,钢水成分、微合金化元素,孕育剂成分,界面扰动的动力学效应。应用表明,成分(%)为0.901.15C,11.514.0Mn,1.01.5Cr高锰钢经V_渣+Ti+Zn复合孕育处理后,铸态力学性能有显著改善:钢的抗拉强度、延伸率、冲击韧性分别由401MPa、3.7%和2.3J/cm²提高到491MPa、8.4%和23J/cm²。     

时效温度对14Co-11Ni-2Cr-3Mo超高强度钢组织与性能的影响

研究了25 kg感应炉熔炼的Co-Ni-Cr-Mo二次硬化超高强度钢(％:0．16C、11．0Ni、2．0Cr、3．0Mo、14．0Co)经460-580℃时效后的组织和力学性能。试验结果表明,该钢经860℃淬火+(-73℃)冷处理+480℃时效后,组织中存在大量弥散分布的针状M(Co,Mo)₂C碳化物,钢的屈服强度Rp_0.2达到最大值1 685 MPa,冲击功A_kv为20 J;在550℃过时效状态下,板条边界逆转变奥氏体量明显增加,A_kv增至32 J,同时Rp_0.2下降至1 320 MPa。     

本钢120 t转炉-LF 精炼热锻用非调质钢48MnV 的生产实践

本钢采用铁水预处理-120t转炉吹炼-LF精炼-4.8t铸锭-800轧机流程生产Φ150 mm 的热锻用 非调质钢48MnV(%:0.42～0.47C,0.98～1.18Mn,0.06～0.10V,0.008～0.035S,≤0.025P)。LF 精炼时加 N-Mn 合金调整钢中N 含量,吹氩,精炼后喂Si-Ca线。经分析,钢材中氢含量(0.6～1)×10^-6,氧含量(8～15)x10^-6,氮含量(108～149)×10^-⁶,轧材的力学性能为抗张强度σ_b815～880 MPa,屈服强度σ_s490～587 MPa,延伸率δ₅15%～21%,断面收缩率ψ32%～44%,冲击值a_k40～54 J/cm²,满足标准要求。     

锻造工艺对航空轴承钢G13Cr4Ni4Mo4VA棒材冲击性能的影响

G13Cr4Ni4Mo4VA轴承钢（/%:0.13C,4.13Cr,3.52Ni,4.39Mo,1.19V）由6 t真空感应炉+1.3 t（Φ406 mm）真空自耗炉熔炼,并经锻造（1160℃加热,≥1140℃开锻,≥900℃终锻）生产成Φ120 mm棒材。力学性能试样经1 100℃80 min淬火（N₂气冷）,-73℃2 h冷处理,3次回火:550℃2 h空冷处理。其冲击值a_ku为27.1~39.5 J/cm²,低于标准87.5 J/cm²要求。经试验得出,由于锻造温度过高,造成δ铁素体在晶界的析出,使棒材冲击性能降低。通过锻造工艺优化,将钢锭加热温度由原1160℃降至1 110℃,避免δ铁素体的析出,棒材的平均a_ku冲击值提高至113.6 J/cm²。     

水口吹氩工艺参数对180mm×700mm板坯结晶器宽面含气率分布的影响

通过建立的6:10几何相似比的模拟180mm×700 mm板坯结晶器的水模型（108 mm×420mm）,使用数字图像处理技术,分析了水量2.54~3.16 m³/h,气量0.037~0.110 m³/h,滑板开口度51%~100%,水口浸入深度78~108 mm等参数对水口吹氩板坯结晶器水模型内宽面含气率分布的影响。结果表明,当水量3.16 m³/h（相当于原型1.50m³/h）,气量0.037 m³/h（原型0.120 m³/h）,水口底部形状为凹形,滑板开口度51%,水口浸入深度78 mm（原型130 mm）时,水模型内气泡分布相对均匀,有利于流场的改善和夹杂的上浮去除。180 mm×700mm铸坯的生产性试验表明,采用优化的参数生产的超低碳钢连铸坯中≥30μm的夹杂物量和夹杂物总量均显著降低。     

铁水预处理-80 t LD-RH-LF-CC生产流程对管线钢夹杂物的影响

通过鱼雷罐铁水喷粉脱硫处理,转炉加低硫废钢、出钢挡渣和加Si-Fe、Mn-Fe脱氧,控制终点[C]0.026%～0.030%,RH脱气处理和加Mn-Fe合金化,LF高碱度渣精炼和喂Ca线冶炼管线钢(%:0.039～0.042C、1.56～1.62Mn、0.01Ti、0.05Nb、0.03V)。检验结果表明,生产管线钢铸坯中的硫含量为(10～18)×10^-6,T[O]30×10^-6,铸坯中大部分夹杂物尺寸≤40μm,主要夹杂物为钙铝酸盐,Al₂O₃夹杂和单独存在的MnS夹杂很少,有利于提高管线钢抗HIC(氢致开裂)性能。