水浸超声检测在轴承钢纯净度评估中的应用

目前,提高钢水纯净度、进一步严格控制钢中大尺寸夹杂物成为提高轴承钢产品质量的关键。传统检测方法由于检测体积有限,结果不全面,难以评估高端轴承钢的纯净度水平。超声波水浸探伤作为一种非接触式检测方法,可检测一定体积的钢材产品的缺陷,且检测速率快,稳定性好,探头磨损小,在纯净度评估中的应用逐渐引起重视。文章以国内某厂实际生产的高碳铬轴承钢试样为研究对象,采用水浸超声技术对其进行检测,借助图像分析仪对检验结果及纯净度进行合理评估,并结合扫描电镜对检验结果进行验证,为高洁净度轴承钢冶炼过程中大尺寸夹杂物的成因分析及产品纯净度的改善提供方向。     

小方坯连铸机出坯辊道优化分析

针对某六流小方坯连铸机输送辊道所采用集中链条传动方式存在驱动装置和传动机构复杂、故障率高、维修工作量大的问题,拟进行改造.提出了通轴的结构形式和单独传动的方案,对改进后输送辊道主要结构进行了有限元计算和分析,并对其进行验证.     

含Ce2O3渣系作用浓度的计算模型

为研究精炼渣中Ce2O3的加入对渣中Al2O3活度的影响,根据炉渣结构离子与分子共存理论和相关相图,建立1500℃下Ce2O3-Al2O3和CaO-Al2O3-Ce2O3渣系作用浓度的计算模型,考察Ce2O3对Al2O3作用浓度的影响。结果表明：对于Ce2O3-Al2O3渣系,当Ce2O3的摩尔分数在0.49左右时,Ce2O3·Al2O3的作用浓度达到最大值0.90,使得Al2O3和Ce2O3的作用浓度均达到较低水平;对于CaO-Al2O3-Ce2O3渣系,模型所计算的Al2O3作用浓度与实测Al2O3活度的变化趋势一致,即Ce2O3含量一定时,随着w(CaO)/w(Al2O3)的增加,Al2O3的作用浓度降低;保持w(CaO)/w(Al2O3)不变,随着Ce2O3含量的增加,Al2O3的作用浓度降低。同时,由计算结果绘出CaO和Ce2O3的等作用浓度线。总之,精炼渣中添加一定量的Ce2O3能够有效地降低Al2O3的作用浓度,这能提高精炼过程中高质量洁净钢中Al2O3的去除速率和精炼渣的精炼效率。     

轴承钢中大尺寸夹杂物的特征、来源及改进工艺

以韶钢BOF-ARS (氩站)-LF-RH-CC工艺路线生产GCr15轴承钢为研究背景,采用水浸超声探伤缺陷定位解剖、夹杂物金相显微镜与扫描电镜检验、全冶炼-连铸过程跟踪取样相结合的方法,研究了大尺寸夹杂物的特征和来源,并提出改进工艺。研究结果表明,大尺寸夹杂物主要有两类,一类是含6%~7%SiO₂(质量分数)的低熔点CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂类大颗粒微观夹杂,尺寸分布在50~500 μm范围,另一类是不含SiO₂的CaO-MgO-Al₂O₃类宏观夹杂,尺寸不小于500 μm。前者的主要来源为出钢的过程采用高黏度的低碱度渣与高熔点的石灰混加所引起的化渣不均匀而导致的卷渣;后者主要因为LF精炼工序添加的大量的铝钙精炼渣难以及时熔化而被卷入到钢液内部所导致。因此,精炼渣的设计和造渣工艺优化是改进上述大尺寸夹杂物的关键。改进后造渣工艺为,出钢过程中用钙铝精炼渣取代低碱度渣,并减少LF精炼工序外加的渣料,控制炉渣二元碱度(w(CaO)/w(SiO₂))在5~9范围,Al₂O₃质量分数为23%~28%。改进后炉渣流动性好,水口结瘤现象得到改善,轧材中主要为细小的MgO-Al₂O₃尖晶石及复合硫化物类夹杂,成品探伤合格率得到有效提升。     

含Ca汽车控制臂用钢中复合硫化物控制机理

 汽车控制臂由于形状复杂,切削量大,部分汽车控制臂用钢在加入质量分数0.03%硫元素的基础上,又进一步添加了少量钙元素,希望将钢中常见的细长条状MnS转变为纺锤状(Ca, Mn)S以增加零件的切削性能。然而,硫质量分数为0.03%时,钙元素在钢液中的溶解度很低,冷却和凝固过程单一的纯(Ca, Mn)S生成量极少。因此,提出了利用钢液中生成的含CaO类的氧化物来诱导(Ca, Mn)S在其外围形核长大,形成大量双层结构复合硫化物的形貌控制机理。为了研究最佳双层结构复合硫化物形成机理,选取了3炉不同冶炼工艺的汽车控制臂用钢,利用带能谱分析的电子扫描显微镜观察了铸坯和轧材中典型复合硫化物形貌、成分特征,并手动测量了其尺寸,最后利用热力学软件FactSage计算了钢中夹杂物的生成行为。研究结果表明,当钢中不进行钙处理时,复合硫化物内部氧化物主要为Al₂O₃或低MgO比例的镁铝尖晶石,外围硫化物为纯MnS,轧制后成细长条状。当钢中进行钙处理后,可以得到两种不同类型的复合硫化物。一种内部氧化物中CaO组元含量较高,外围硫化物主要是高CaS比例的(Ca, Mn)S,基本不变形,成典型的D类或Ds类形貌;另一种核心氧化物中CaO组元低,外围硫化物主要是低CaS比例的(Ca, Mn)S,轧制后成纺锤状。控制钙处理后钢液氧化物中合适的CaO比例使得氧化物既具有高效的硫化物形核能力,又能促进合适CaS比例的(Ca, Mn)S在其外围生成,这是钢中得到大量纺锤状双层结构复合硫化物的关键。当钢中Ca/S比约为0.07时,外围硫化物中的钙元素质量分数为2%~5%最为理想。     

Effect of refining slag containing Ce_2O_3 on steel cleanliness

The effect of pre-melting refining slag containing different contents of Ce2O3 on the absorption and modification of Al2O3 inclusion in an Al-killed steel was investigated through the slag/steel reaction experiment at 1600 oC.It was found that the replacement of 10 wt.% Al2O3 with Ce2O3 for 50 wt.%CaO-33 wt.%Al2O3-7 wt.%MgO-10 wt.%SiO2 refining slag promoted the slag absorption ability of alumina inclusion,which made the total oxygen content determined by infrared absorption method decrease from 100 to 25 ppm in 15 min.The Mg-Al-Ce-O type inclusion was also detected in the as-solidified samples by scanning electron microscopy(SEM).Thermodynamic analysis indicated that the Ce2O3.Al2O3 type inclusions would be formed with the cerium content in the range of 6.9 ppb to 3.6 ppm when the content of aluminum was 0.01 wt.%.     

基于DEM法氢气直接还原竖炉内物料运动行为研究

H2作为还原剂在竖炉内生产直接还原铁,可降低炼铁过程中的碳耗并减少CO2排放。物料运动行为直接影响到氢气直接还原竖炉内反应及生产效率。本文通过离散单元法建立竖炉内炉料颗粒运动三维模型,针对不同高度条件下炉内物料运动行为进行模拟仿真。研究表明氢气竖炉由于高度较低,下层物料运动速率分布不均匀性更显著,在竖炉下部,物料下降速率由中心向边缘处逐渐降低,为氢气直接还原竖炉炉型及设备设计提供理论指导。     

中碳高硫易切削钢中Zr添加对MnS夹杂物形貌特征的影响

摘要：为改善中碳高硫易切削钢中MnS夹杂物形貌特征,在2kg真空感应炉开展了钢中添加Zr金属的试验。利用SEM-EDS研究了不同Zr含量下钢中氧化物和硫化物的形貌特征,并利用Thermo-Calc软件分析了中碳高硫易切削钢中不同种类MnS的形成过程和机制。结果表明：不添加Zr元素的试验钢中,硫化物主要为簇状形貌的II类,以及少量大尺寸的I类,尺寸和空间分布都很不均匀。加了质量分数为0.0015%的Zr元素后,钢中硫化物基本上是以沿晶界分布的簇状形貌存在,复合硫化物占比只有0.1%。随着Zr质量分数进一步增加至0.0051%,钢中主要生成细小的、纯ZrO2氧化物粒子,为硫化物提供了大量形核核心,减弱了硫化物在晶界聚集的分布行为,提高了硫化物的分布均匀性。试验结果表明,高硫氧比条件下,同样可以利用钢中氧化物粒子改善MnS形貌,关键是得到细小尺寸、高效形核效果的第二相粒子。