轴承钢GCr15铸坯夹杂物的分析研究

针对国内某厂采用100 t电炉冶炼高碳铬轴承钢(GCr15),在生产过程中很难将铸坯全氧稳定控制在10×10-6以下的情况,采用全尺寸三维分析法和大样电解法对轴承钢铸坯中的夹杂物进行了分析研究。研究结果表明:轴承钢中大型夹杂物含量较高,主要是球型的Al2O3系夹杂和含K的块状夹杂,球型Al2O3类夹杂物主要来源于脱氧产物,含K的块状夹杂主要来源于结晶器保护渣的卷入。通过优化反应器流场和底吹氩气,可以促进大型Al2O3类夹杂物上浮和去除;对于含K的块状夹杂,通过优化结晶器流场和电磁搅拌来减少其卷入。显微夹杂物中Al2O3系夹杂物尺寸较大,钢液中存在少量的Mg或Ca都可以将Al2O3转变为尺寸较小的MgO·Al2O3、MgO或CaO·Al2O3·MgO系夹杂物。     

VD低碱度渣对GCr15轴承钢夹杂物的影响

为了减轻铝脱氧GCr15轴承钢中B类和D类夹杂物的危害,开展了VD低碱度渣和正常碱度渣精炼的对比工业试验研究。结果显示,与正常碱度精炼渣相比,碱度为1.96的精炼渣可使连铸坯中塑性夹杂物比例由14.81%上升为40.65%;同时,全氧(T. O)含量由7.7×10^-6下降至4.9×10^-6,全铝(T. Al)和酸溶铝(AlS)含量由279×10^-6、210×10^-6分别下降至80×10^-6、75×10^-6。热力学计算表明,低碱度精炼渣引起钢液中[Si]活度增大使复合夹杂中Al2O3(inc)含量下降,钢中酸溶铝(AlS)含量落在与塑性夹杂物平衡对应的等铝浓度线范围内,理论计算与试验结果吻合。VD低碱度渣精炼有利于实现轴承钢夹杂物塑性化控制。     

GCr15轴承钢BOF-LF-RH-CC流程夹杂物的生成及演变

 为研究GCr15轴承钢中夹杂物的演变规律,对某钢厂BOF-LF-RH-CC工艺流程生产的GCr15轴承钢进行了全流程取样,并利用ASPEX扫描电镜和热力学计算对各工序钢中夹杂物的演变进行了系统的分析。研究表明,在LF精炼初期,钢中夹杂物主要为高Al₂O₃(w(Al₂O₃)=84%)的MgO-Al₂O₃和CaO-MgO-Al₂O₃夹杂物;LF精炼结束时,MgO-Al₂O₃和CaO-MgO-Al₂O₃夹杂物的数量所占比例分别为74%和26%,此时钢液中夹杂物尺寸主要为1～6 μm,数量所占比例为87%。LF-RH精炼期间,夹杂物总数量由LF精炼结束时的198 个/(20 mm2)降低至RH破空后的103 个/(20 mm2),降幅为48%,其中MgO-Al₂O₃夹杂物主要在LF精炼期间生成,然后在RH精炼时基本被去除,具体表现为,其数量由LF进站时的88 个/(20 mm2)增加至LF出站时的139 个/(20 mm2),在RH软吹结束时降低为4 个/(20 mm2);CaO-MgO-Al₂O₃夹杂物主要在RH精炼期间生成,其数量由LF出站时的49个/(20 mm2)增加至RH软吹结束时的108 个/(20 mm2),这表明RH真空精炼对夹杂物去除效果较好。热力学计算结果表明,二次精炼过程中钢中Al_s、Mg含量处于MgO-Al₂O₃夹杂物优势区内,这表明MgO-Al₂O₃夹杂物更易生成;当钢中w([Mg])为0.000 3%时,w([Ca])大于0.000 25%,满足MgO-Al₂O₃夹杂物转变为CaO-MgO-Al₂O₃夹杂物的热力学条件,而且当w([Al_s])为0.022%时,w([Ca])控制为0.000 25%～0.007 00%时更有利于生成液态化的钙铝酸盐。试验过程钢中w([Ca])约为0.000 1%～0.000 4%,因此夹杂物更多地转变为CaO-MgO-Al₂O₃夹杂物。     

轴承钢连铸坯非金属夹杂物的行为研究

针对某特钢企业铁水预脱硫—BOF—LF—VD—CC轴承钢生产流程进行了非金属夹杂物行为的系统研究,取得的研究数据为转炉流程轴承钢生产提供了基础资料和依据。研究表明：铸坯内T[O]平均为12×10-6,显微夹杂总体积率为0.41‰,铸坯中显微夹杂,主要分为硅钙酸盐夹杂、硅铝酸盐夹杂、Al2O3夹杂三类;铸坯中大型夹杂物主要有三类复合夹杂物,分别为SiO2-CaO-MnS-Al2O3夹杂、SiO2夹杂、SiO2-Al2O3-CaO-MnO夹杂。     

GCr15轴承钢连铸坯冶金质量的分析

分析了结晶器电磁搅拌、钢水过热度和轧钢工艺对连铸GCr15轴承钢180方坯轧材中心疏松、碳偏析、碳化物液析等缺陷的影响，结果得出连铸时采用电磁搅拌和降低钢水过热度可减轻铸坯碳偏析，铸坯在1210℃均热60min可减轻甚至消除钢中碳化物液析。     

非铝脱氧GCr15轴承钢的夹杂物演变和控制

铝脱氧轴承钢中常含有较多的D类、Ds类夹杂物,对轴承钢的疲劳性能影响较大.为了减少这类夹杂物,国内某钢厂采用低碱度渣、非铝脱氧的新冶炼思路冶炼轴承钢.对冶炼流程进行了过程取样,使用电镜、夹杂物自动分析系统等方法对夹杂物进行了表征,并研究了夹杂物的演变机理.研究表明,这种轴承钢中的全氧质量分数达到0.000 6％?0.0...     

高纯净GCr15轴承钢脆性夹杂物的控制

分析了铁水 废钢-100 t EAF-LF(VD)-CC生产的高纯净GCr15轴承钢D类和B类夹杂物的组成,试验了精炼渣成分和VD吹氩搅拌对钢中脆性夹杂物含量的影响.结果表明,兴澄特钢GCr15钢中大尺寸D类夹杂组成为O-Al-Ca-S、O-Al-Mg-Ca-(S)和Ti-N-Cr:B类夹杂组成为O-Al-Ca、O-Al-Mg-Ca;采用(%)40-60CaO、20～40Al2O3、5～12MgO、4～10SiO2精炼渣系,延长VD吹氩搅拌时间,控制耐火材料质量,使钢中总氧含量≤8×10-6,可有效地控制钢中大颗粒脆性夹杂物,达到高纯净度技术要求.     

GCr15轴承钢夹杂物缺陷分析及改进

研究了转炉生产GCr15轴承钢铸坯的夹杂物、T[O]变化,铸坯中的夹杂物主要来自VD炉脱气和浇铸过程,钢材缺陷处的夹杂物主要是由Ca-Al-Mg等组成的复合夹杂物。通过控制精炼过程渣,优化精炼后期配电、氩气搅拌和碳化硅加入制度等措施,GCr15钢材的平均T[O]下降了8.45%,钢材缺陷率降低了0.26%,效果非常显著。     

120 t BOF-LF-RH-CC流程GCr15轴承钢洁净度研究

对“120 t BOF-LF-RH-CC”流程GCr15轴承钢的洁净度研究结果表明,LF精炼结束以Al2O3·MgO尖晶石和Al2O3-MgO-CaO夹杂为主,RH真空处理后,Al2O3·MgO尖晶石几乎全部消失,钢中夹杂物以液态钙铝酸盐为主,T.O含量降至5.3×10-6;浇注过程中间包重新生成Al2O3·MgO尖晶...     

Aggregation mechanism of TiN inclusion in GCr15 bearing steel

Many different types of TiN inclusions were found in the scanning electron microscope observation of GCr15 bearing steel, including single particle TiN, multi- particle polymerized TiN. The thermodynamic calculation of TiN shows that TiN inclusion in GCr15 bearing steel precipitates in the mushy zone. The calculation of TiN growth kinetics shows that: under the condition that the initial concentration of Ti is 0. 0060 mass%-0. 0078 mass% and the content of N is 0. 0049 mass%-0. 0070 mass%, the local cooling rate of TiN precipitation is 0. 5-10K/s and precipitation temperature is 1620-1640K, the final size of single particle TiN is 1-6??m. The formation mechanisms on multi- particle polymerized TiN reveal that they are formed by single- particle TiN going through three stages as follows: single- particle TiN inclusions approach together by the cavity bridge force; the collision coarsening occurs around the neck region of inclusions; inclusions and new precipitates are sintered in solid phase state.     

GCr15轴承钢连铸方坯与电渣重熔铸锭的 原位统计分布分析

GCr15轴承钢作为高碳钢,其元素偏析尤其是碳元素的偏析对于钢的组织和性能有很大影响。实验应用原位统计分布分析技术对GCr15轴承钢连铸方坯整个横截面以及GCr15电渣锭的中心区域进行了对比分析,并重点研究了C和Cr元素的偏析情况以及试样表面的疏松情况。通过C和Cr元素含量二维等高图以及统计偏析度的对比分析可知,连铸方坯横截面的C和Cr元素都存在严重的中心偏析现象,同时在中心偏析区域外围观察到由于树枝晶搭桥而造成的环状、不连续的C元素负偏析带;GCr15电渣锭中心区域的C和Cr元素分布则较为均匀,即偏析现象得到明显改善。此外,电渣重熔前后试样表面的统计致密度和统计疏松度表明,电渣锭的致密程度要明显优于连铸方坯。     

GCr15轴承钢连铸冷却速率下凝固原位观察

GCr15轴承钢在连铸凝固过程中的组织生长与溶质偏析是碳化物液析的重要诱因,成为产品质量提升的关键.为此,针对国内某钢厂240 mm×240 mm GCr15轴承钢的连铸过程,选取方坯表面下方40、80和120 mm位置处的坯样为研究对象,首先建立二维凝固传热模型,结合红外测温试验,求解它们在糊状区的平均冷却速率,然后...     

基于非均匀温度场的GCr15轴承钢均匀化轧制

 针对GCr15轴承钢线棒材生产时易出现的内部组织不均匀及低倍组织缺陷的传统均温轧制无法解决的问题,提出了基于非均匀温度场的均匀化轧制技术。采用DEFORM有限元软件模拟了非均匀温度场条件下GCr15轴承钢线棒材的孔型轧制,并与传统的均温轧制方式进行对比。此外,利用Gleeble热模拟技术对非均温轧制模拟结果进行了试验验证。结果表明,非均温轧制可以有效增加GCr15轴承钢心部变形量,细化心部组织,可以明显改善GCr15轴承钢线棒材轧制过程中出现的内部组织不均匀及低倍组织缺陷问题。     

GCr15轴承钢中Ti含量的控制

从轴承钢的生产工艺特点和质量要求出发,结合实验室研究及大生产的统计数据,对影响轴承钢中钛含量的主要因素进行了分析讨论,重点阐述了炉渣碱度、钢中Als、渣中A1<,2>O<'3>及TiO<'2>对轴承钢中钛含量的影响.通过工艺优化,生产的GCr15轴承钢平均钛质量分数控制在0.004 5%.     

过热度对GCr15SiMn轴承钢钢锭宏观偏析的影响

针对GCr15SiMn钢锭易出现宏观偏析凝固缺陷的问题,研究了过热度对GCr15SiMn钢锭宏观偏析的影响规律,使用真空感应炉冶炼1 kg的GCr15SiMn钢锭,通过酸侵试验与OPA技术分别测定了钢锭的凝固组织与宏观偏析,并结合ProCAST软件分析了钢液流动的规律。结果表明,高过热度(70 ℃)时,中心下部出现一定程度的负偏析,中心上部形成了较严重的正偏析同时伴随疏松;中过热度(50 ℃)时,疏松范围较小,碳元素分布较均匀;低过热度(20 ℃)与极低过热度(-20 ℃)时,疏松范围扩大,凝固初期是严重负偏析,凝固末期是严重正偏析。过热度影响偏析的机理为,高过热度时,凝固过程热对流较强,溶质上浮,钢锭上部的正偏析严重;当过热度过低时,初期凝固大量形核并保留在钢锭底部,在底部形成严重的负偏析。     

GCr15轴承钢LF精炼过程中夹杂物的演变机理研究

为了探索国内某钢厂GCr15轴承钢LF精炼过程中夹杂物的存在形式及形成机理,针对LF精炼过程进行了系统取样,利用ASPEX自动扫描电镜并结合FE-SEM,研究分析了L F精炼过程中夹杂物的演变过程.研究发现,GCr15轴承钢LF精炼开始稳定时,非金属夹杂物主要为Al2 O3类夹杂物,到LF精炼终点逐渐演变成近似球形的D...     

MnS夹杂对钢中氢扩散行为的影响

通过实验和有限元计算研究了MnS夹杂对钢中氢扩散行为的影响.结果表明:当MnS夹杂长度取向与氢渗透方向平行时,氢在钢中的表观扩散系数随MnS含量的增加而增加;当MnS夹杂长度取向与氢渗透方向垂直时,氢在钢中的表观扩散系数随MnS含量的增加而降低.对于具有扩散通道效应和陷阱效应的第二相,它对氢扩散的影响取决于扩散通道效应和陷阱效应的强弱以及第二相的形状、数量和取向.     

形变温度对GCr15SiMn钢网状碳化物演化行为的影响

 在Gleeble-1500D热模拟试验机上进行单轴热压缩试验,研究了形变温度对GCr15SiMn钢的组织尤其是网状碳化物的影响。利用连续度系数来定量表征网状碳化物的连续程度。综合分析了形变温度对晶粒尺寸以及网状碳化物的连续度系数的影响。结果表明：随形变温度的升高,网状碳化物的连续性与晶粒尺寸的变化规律保持较好的一致性。网状碳化物的破碎程度随形变温度的降低而增大。综合考虑网状碳化物连续程度、晶粒尺寸以及变形抗力等因素,在轧后不控冷的条件下,GCr15SiMn的终轧温度宜定在800～850 ℃,其中以850 ℃为最佳。