【摘要】：本文針對JY鋼鐵廠120T轉(zhuǎn)爐(LD)→鋼包精煉(LF)→真空脫氣(RH)→連鑄連軋(CC)生產(chǎn)GCr15軸承鋼的工藝流程,對冶煉過程中軸承鋼水全氧含量、酸溶鋁含量、夾雜物數(shù)量及尺寸等影響鑄坯質(zhì)量的因素進行了系統(tǒng)研究。分析了冶煉過程不同控制工藝參數(shù)對產(chǎn)品質(zhì)量的影響,優(yōu)化了轉(zhuǎn)爐冶煉、精煉、連鑄等過程工藝操作,生產(chǎn)出了低氧含量、低夾雜物含量的良好鑄坯,提高了軸承鋼品質(zhì)。研究結(jié)果表明,鋼中全氧含量隨著冶煉過程的進行逐漸降低:LF精煉工序的平均氧含量為10.8ppm,RH處理結(jié)束平均氧含量降低至7.7ppm,中間包樣平均氧含量為8.7ppm,鑄坯樣平均氧含量為7.7ppm,成品鋼平均氧含量為6.8ppm。中間包內(nèi)氧含量有所升高緣于倒包過程中鋼液的微弱二次氧化。軸承鋼氧含量受轉(zhuǎn)爐出鋼碳含量、酸溶鋁含量[Al]s、精煉時間及精煉渣堿度、連鑄保護澆注等因素影響較大。控制轉(zhuǎn)爐出鋼碳[C]0.3%,成品鋼[Al]s含量100~200ppm,精煉時間50~60min,精煉渣堿度5.0~7.0,中間包采用長水口、弱吹氬保護澆注等工藝措施,可有效降低GCr15軸承鋼全氧含量。對冶煉過程鋼中夾雜物數(shù)量、成分、形貌、尺寸的演變規(guī)律進行了系統(tǒng)研究。鋼中夾雜物數(shù)量呈逐漸下降趨勢:LF精煉后鋼中夾雜物數(shù)量平均25.3個/mm2,RH處理后夾雜物個數(shù)降為11.6個/mm2,中包樣夾雜物平均個數(shù)為12.7個/mm2,成品軋材夾雜物數(shù)量降至9.8個/mm2。采用掃描電鏡分析了冶煉過程中夾雜物物相與形貌的演變,結(jié)果表明:LF精煉可使夾雜物由初期較大尺寸的氧化物和硫化物夾雜,尺寸約為40μm,轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒較小的復(fù)合氧化物夾雜,尺寸約為20μm,真空處理后鋼中主要存在點狀的鈣鎂鋁酸鹽夾雜,尺寸降至6μm以下,軟吹處理對夾雜物的上浮去除效果明顯。研究了精煉過程中的不同調(diào)鋁工藝對鋼中全氧含量及夾雜物的影響,結(jié)果表明:采用LD出站加入1.2kg/t.s鋁粒,LF進站撒入0.1-0.3kg/t.s鋁粒脫氧的控鋁方式效果最好。采用此調(diào)鋁工藝,成品鋼中全氧含量可降到6.5ppm,酸溶鋁含量穩(wěn)定控制在100-200ppm,夾雜物含量低且尺寸細(xì)小,達到高純凈鋼水平。對軸承鋼精煉過程120噸LF吹氬鋼包內(nèi)吹氬制度進行研究,精煉階段過程送電加熱及合金化時,增大氬氣流量能縮短攪拌時間,吹氬流量控制在300~400Nl/min時效果最好,流量過大時會造成卷渣。對軟吹過程的去夾雜行為進行研究,考察吹氬時間、吹氬量對鋼包內(nèi)夾雜物去除的影響規(guī)律。結(jié)果表明:軟吹階段,吹氬量控制在40Nl/min,軟吹時間控制在25~30min夾雜物的去除效果最好,最佳工藝下夾雜去除率可達90%以上。澆注溫度、二冷強度對鑄坯疏松、偏析的影響的研究結(jié)果表明,控制中包過熱度在15-25℃范圍時碳偏析程度較低。同時,二冷強度由強冷調(diào)整為弱冷,即二冷配水量由0.5L/min降低到0.18L/min,鑄坯裂紋率降低,鑄坯質(zhì)量明顯改善。連鑄末端凝固特性進行研究結(jié)果表明:240×240mm斷面GCr15軸承鋼的綜合凝固系數(shù)K值為26.8mm/min1/2,液相穴長度為17.2m。末端電磁攪拌裝置最佳安裝位置為中心處到彎月面距離為5.71~6.69m,最佳攪拌強度選擇380/350A。
【圖文】：

的作用機理主要有：（1）夾雜物的類型不情況下，夾雜物的膨脹系數(shù)小于鋼基體。在張應(yīng)力和壓應(yīng)力不同，就會造成破壞的出現(xiàn)差很小，殘余應(yīng)力的危害也變小，但仍會造表面，在這種自由表面上容易形成壓入或擠接觸疲勞裂紋[26]。（2）鋼中的脆性夾雜會紋。其次，鋼中以單相存在的不破碎夾雜物局部的應(yīng)力分布，進而影響鋼的疲勞壽命[2成較弱的結(jié)合界面，夾雜物存在的界面處在上，易產(chǎn)生不變形張力，這會導(dǎo)致孔洞的形、組成、形態(tài)及分布是影響鋼質(zhì)量的主要因夾雜數(shù)量盡可能的少，尺寸盡可能的小，分屬夾雜物的主要元素，因此通常通過控制鋼 1-1 顯示了鋼中氧含量與相對壽命之間的關(guān)

圖 1-2 夾雜物類型和尺寸對軸承鋼有害程度的影響. 1-2 Inclusion type and size harmful levels for bearing雜、氧化物夾雜以及氮碳鈦化物夾雜對鋼的夾雜物和疲勞壽命的關(guān)系進行研究發(fā)現(xiàn)：軸鹽類夾雜物的增多而降低，尤其是氧化鋁類軸承鋼的危害不大，國外有學(xué)者認(rèn)為，，提高壽命，但是目前硫化物對軸承疲勞壽命是否軸承鋼疲勞壽命的影響很大，疲勞損壞的發(fā)目前最新研究表明夾雜物平均直徑在 6μm 以鋼的鑄坯缺陷分析的長短是檢驗軸承鋼性能好壞最重要的標(biāo)志缺陷對軸承的疲勞壽命影響很大。因此，需
【學(xué)位授予單位】：河南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TF762.4

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本文編號：2626125