高等級(jí)軸承鋼及彈簧鋼中夾雜物控制研究.pdf

1、本文以高等級(jí)軸承鋼及彈簧鋼為研究對(duì)象，探索這兩個(gè)鋼種中夾雜物控制的技術(shù)和工藝。
　　首先，通過熱力學(xué)計(jì)算分析了軸承鋼中氧化鋁、鎂鋁尖晶石和鋁酸鈣夾雜形成的熱力學(xué)條件，作為實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)和對(duì)照。熱力學(xué)計(jì)算表明，軸承鋼單純采用鋁脫氧時(shí)，主要脫氧產(chǎn)物是Al2O3，要想獲得極低的氧含量，則需要較高的鋁含量。在1600℃下，要將鋼液中[O]控制在10ppm以下，則需要[Al]超過270ppm。鋼液中不可避免會(huì)從渣料或耐火材料中帶入少量 Mg，經(jīng)

2、熱力學(xué)計(jì)算，在軸承鋼液中，產(chǎn)物一般是MgO?Al2O3夾雜物，不會(huì)有純的MgO出現(xiàn)。
　　而后，利用高溫激光共聚焦顯微鏡對(duì)現(xiàn)場生產(chǎn)的不同處理?xiàng)l件的4爐軸承鋼粗軋坯樣進(jìn)行了高溫原位觀測。將樣品加熱到煉鋼溫度，研究其中夾雜物的上浮、碰撞長大和變性過程。高溫處理后將樣品從煉鋼溫度迅速降至室溫，保存夾雜物高溫下的狀態(tài)，分析高溫狀態(tài)夾雜物的成分和特性。
　　高溫觀察發(fā)現(xiàn)，軸承鋼原始樣中夾雜物主要為鎂鋁尖晶石核心外包覆 CaS；高溫實(shí)驗(yàn)

3、后的試樣中夾雜物則主要是球狀鋁酸鈣夾雜，單純的鎂鋁尖晶石極少出現(xiàn)。鋼液中液態(tài)化程度高的鋁酸鈣夾雜物相互碰撞以及其與鎂鋁尖晶石之間的碰撞融合長大是形成 Ds夾雜物的重要原因，降低鋼中鈣含量可以降低夾雜物中CaO含量，從而可減少Ds夾雜物形成。
　　同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室條件下用真空感應(yīng)爐模擬現(xiàn)場VD爐冶煉GCr15軸承鋼，通過控制鋼液中[Al]含量和渣料堿度，研究以上冶煉條件對(duì)鋼液中[O]、[Ca]和鋼錠中夾雜物的影響，共完成了12個(gè)爐次的

4、軸承鋼研究。
　　研究發(fā)現(xiàn)，隨著[Al]的升高，鋼中的[O]呈現(xiàn)降低的趨勢。同時(shí)渣料堿度對(duì)鋼液中氧含量也有影響，高堿度渣料有助于降低鋼液中T[O]。渣料堿度增加是鋼液中[Ca]增加的主要原因。但只有相當(dāng)高的堿度才可能導(dǎo)致鋼液中明顯增鈣。在本次實(shí)驗(yàn)中，堿度為5以下的渣料都不會(huì)使鋼液明顯增鈣，而堿度達(dá)到12時(shí)則鋼液中會(huì)明顯增鈣。夾雜物中的Ca成分也隨著渣料堿度的升高而增加。在堿度為2左右時(shí)，夾雜物主要是鎂鋁尖晶石外包覆MnS，未發(fā)現(xiàn)C

5、a元素存在；堿度升高到3~4時(shí)，則發(fā)現(xiàn)外層出現(xiàn)Ca，變?yōu)镃aS，并且隨著堿度升高，CaS所占比重加大；在堿度更高時(shí)，則在鋼錠樣品中發(fā)現(xiàn)鋁酸鈣的出現(xiàn)。
　　對(duì)于彈簧鋼55SiCr，利用現(xiàn)場生產(chǎn)的粗軋坯作為煉鋼原料，煉鋼時(shí)加入Li、K等微量元素的氧化物作為夾雜物改性劑。鑄錠凝固后熱軋，軋制后取樣分析夾雜物長寬比及成分，研究了夾雜物變形能力的影響因素和微量元素Li、K對(duì)夾雜物變形能力的影響。經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，彈簧鋼中夾雜物變形能力主要取決