某鋼廠齒輪鋼20CrMnTi（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%:0.17～0.23C,0.17～0.37Si,0.80～1.00Mn,0.025～0.035S,0.004～0.08Ti,1.10～1.25Cr）的生產(chǎn)工藝流程為90 t LD-LF-RH-CCM-150 mm×150 mm方坯連鑄。通過(guò)熱力學(xué)計(jì)算得到鋼中的MnS和TiN均在液相線和固相線之間析出。試驗(yàn)研究鋼中含不同氮含量情況下,鋼中硫化物和氮化鈦具有相互結(jié)合的變性效果。試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)鋼中氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.005 5%時(shí),TiN優(yōu)先于MnS析出,鋼中更多的硫化物夾雜以氮化鈦為形核核心,形成硫化錳和氮化鈦復(fù)合夾雜物,從而改善A類夾雜物尺寸和形貌,A類夾雜物呈短小、均勻分散分布態(tài)勢(shì),按GB/T 10561評(píng)定達(dá)到1.5級(jí)。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)冶金. 2020,30(07)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【圖文】：

原工藝下MnS夾雜形貌

為了控制MnS夾雜物的長(zhǎng)寬比,使其形態(tài)為紡錘狀,且均勻分布,目前諸多鋼廠采用鋼水鈣處理獲得有核心的(Mn,Ca)S球形或紡錘狀復(fù)合夾雜物[7-11],也有通過(guò)加入稀土對(duì)MnS夾雜進(jìn)行變性處理,形成高硬度不易變形的稀土硫化物或稀土硫氧化物改善MnS形態(tài)[5]。但從目前的工藝技術(shù)研究和運(yùn)用上看,對(duì)于含0.025%～0.035%硫和0.020%左右鋁的20CrMnTi鋼,采用鈣處理對(duì)硫化物夾雜進(jìn)行變性時(shí),鋼水中的氧化鋁夾雜很難變性為12(CaO)·7(Al2O3)(圖2[9]),工藝一旦掌握不好,不但不能使氧化物和硫化物夾雜很好地變性,反而容易造成連鑄浸入式水口結(jié)瘤。該鋼廠針對(duì)含硫含鋁鋼可澆性進(jìn)行了相關(guān)的工藝優(yōu)化,通過(guò)抑制CaS生成,使鋼中氧化物夾雜物仍以鈣鋁酸鹽為主,可顯著改善鋼水可澆性[12],但該工藝對(duì)鋼中硫化物夾雜形貌的控制方面沒(méi)有改善作用。對(duì)于含鈦鋼種,吳樹(shù)漂等[1]認(rèn)為,冶煉過(guò)程中控制好TiN的形狀或使其變性,可以消除其對(duì)疲勞壽命的影響。該鋼廠現(xiàn)有工藝條件下生產(chǎn)的20CrMnTi鋼中含有0.04%～0.08%的鈦、0.003 0%～0.004 0%的氮,本文通過(guò)計(jì)算TiN和MnS析出熱力學(xué)條件,利用鋼水凝固過(guò)程中TiN和MnS的結(jié)合變性思路進(jìn)行工藝的優(yōu)化試驗(yàn),實(shí)現(xiàn)既可控制TiN又可改變硫化物夾雜的形態(tài)、尺寸及組成。

由式(8)和式(9)得到TiN夾雜物析出的穩(wěn)定性圖,如圖3所示。圖3中標(biāo)記的“1”和“2”兩點(diǎn)為目前工藝下鋼中鈦、氮含量對(duì)應(yīng)的TiN開(kāi)始析出點(diǎn),標(biāo)記的“3”和“4”兩點(diǎn)分別為當(dāng)鋼中鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.045%時(shí),氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.005 7%、0.007 3%對(duì)應(yīng)的TiN開(kāi)始析出點(diǎn)。從圖3可以看出,鋼中Ti或N的含量越高,TiN夾雜物開(kāi)始析出的溫度越高。TiN夾雜不會(huì)在液相線溫度1 508 ℃以上析出,而是在液相線(1 508 ℃)和固相線(1 445 ℃)之間開(kāi)始析出。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]含硫含鋁鋼澆鑄結(jié)瘤原因分析及改進(jìn)[J]. 翟萬(wàn)里,左輝,馬建超,印傳磊.  煉鋼. 2018(02)
[2]鈣處理對(duì)含硫非調(diào)質(zhì)鋼中硫化物形態(tài)的影響[J]. 姚登元,吳華杰,陸鵬雁,岳峰,張永超.  中國(guó)冶金. 2017(04)
[3]重軌鋼中MnS析出熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析[J]. 張學(xué)偉,張立峰,楊文,董元篪,李揚(yáng)洲.  鋼鐵. 2016(09)
[4]我國(guó)齒輪鋼生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r[J]. 張貴.  工業(yè)加熱. 2015(05)
[5]含Ti齒輪鋼中TiN夾雜析出熱力學(xué)及其控制[J]. 葛允宗,王建軍,顏慧成,仇圣桃.  鋼鐵釩鈦. 2012(05)
[6]含硫齒輪鋼20CrMnTiH中硫化物對(duì)切削性能的影響[J]. 申景霞,鄭艷,張海霞,朱榮.  特殊鋼. 2012(03)
[7]硫系易切削鋼氧化物和硫化物變性的分析[J]. 劉樂(lè)東.  特鋼技術(shù). 2011(02)
[8]82A鋼凝固過(guò)程中TiN夾雜析出熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)[J]. 蔣躍東,薛正良,吳杰,桂美文,鄭云峰.  武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(04)
[9]20CrMnTiH和GCr15鋼中TiN析出熱力學(xué)計(jì)算[J]. 朱寶晶,秦東,湯艷梅.  冶金叢刊. 2010(01)
[10]軸承鋼中TiN夾雜物的控制研究[J]. 田新中,劉潤(rùn)藻,周春芳,薛正學(xué),鐘保軍.  北京科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2009(S1)



本文編號(hào)：3290670