本文選題：GCr15SiMn + TiN夾雜物��； 參考：《北京科技大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：隨著地鐵、鐵路、公路等隧道工程中盾構(gòu)施工技術(shù)的廣泛應(yīng)用,盾構(gòu)機(jī)的使用迅速增加。盾構(gòu)機(jī)主軸承是盾構(gòu)機(jī)的關(guān)鍵部件,幾乎等同于盾構(gòu)機(jī)的壽命,還未能完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。本文以盾構(gòu)機(jī)主軸承滾動體用GCrl5SiMn鋼為主要研究對象。GCrl5SiMn鋼的冶煉流程為轉(zhuǎn)爐/電爐-LF-VD/RH-模鑄-電渣重熔-軋制。在對GCrl5SiMn鋼的潔凈度分析中,發(fā)現(xiàn)在電渣重熔工序自耗電極和電渣錠中存在許多大尺寸單一態(tài)TiN夾雜物和復(fù)合態(tài)TiN夾雜物(以氧化物夾雜物為核心,以TiN夾雜物為外圍),這兩類夾雜物會嚴(yán)重惡化軸承鋼的性能,降低其壽命,限制其在盾構(gòu)機(jī)上的使用。在本文中將利用高溫共聚焦顯微鏡等實(shí)驗(yàn)設(shè)備并結(jié)合相關(guān)的數(shù)學(xué)模型對GCrl5SiMn鋼在電渣重熔過程中單一態(tài)TiN夾雜物和復(fù)合態(tài)TiN夾雜物的形成機(jī)理及控制工藝進(jìn)行研究。在高溫共聚焦顯微鏡實(shí)驗(yàn)自耗電極試樣升溫的過程中,當(dāng)試樣溫度達(dá)到此鋼種的固相線溫度1583 K(1310℃)時,TiN夾雜物和鋼基體間的邊界變得模糊,有開始溶解的趨勢。從1628 K(1355℃)開始(高于固相線溫度45 K),TiN夾雜物的溶解速度加快,在1691 K(1418℃)時,10 μm的TiN夾雜物基本溶解消失,此時試樣溫度還未達(dá)到此鋼種的液相線溫度1733 K(1460℃)。在電渣錠中所發(fā)現(xiàn)的TiN夾雜物是在金屬熔池凝固過程中重新析出的,不是來自于自耗電極。通過建立溶質(zhì)偏析和夾雜物析出長大耦合模型得到在金屬熔池凝固過程中,在液相中TiN夾雜物析出前,隨固相率的增加,Ti和N的含量不斷增加。在液相中TiN夾雜物析出后,隨固相率的增加,Ti的含量呈下降趨勢,N的含量依然呈增加趨勢,但增加的幅度和夾雜物析出前相比下降�？s小鋼液凝固區(qū)間(液相線與固相線溫度之差),會推遲液相中TiN夾雜物的開始析出時刻,并最終降低其長大尺寸和復(fù)合態(tài)TiN夾雜物的數(shù)量。在高溫共聚焦顯微鏡實(shí)驗(yàn)中,對于尺寸10 μ的氧化物夾雜物核心,TiN夾雜物在其上開始析出時刻的溫度約為1648 K(1375℃),夾雜物的尺寸從10 μm長大到13μm。對于尺寸5 μm的氧化物夾雜物核心,TiN夾雜物在其上開始析出時刻的溫度約為1643 K(13700℃),夾雜物的尺寸從5 μm長大到10.5 μm。初始氧化物夾雜物核心的尺寸大小對于TiN夾雜物在其上開始析出時刻的溫度和析出量幾乎沒有影響。在高溫共聚焦顯微鏡實(shí)驗(yàn)鋼液凝固的后期,TiN夾雜物的尺寸沒有發(fā)生太大的變化,預(yù)示著在氧化物夾雜物核心上非均質(zhì)形核將導(dǎo)致Ti和N先于鋼液凝固結(jié)束前消耗完畢。因此氧化物夾雜物核心的呈現(xiàn)扮演著決定TiN夾雜物長大的溫度區(qū)間的角色,即氧化物夾雜物核心的呈現(xiàn)使TiN夾雜物析出的時間主體提前。在鋼液凝固的后期,TiN夾雜物二維平面形貌由圓形轉(zhuǎn)變?yōu)榻品叫?三維形貌由球形轉(zhuǎn)變?yōu)榻屏⒎叫?是為了達(dá)到與鋼液之間的平衡狀態(tài)。通過工業(yè)試驗(yàn)得到,電渣熔渣中不同的SiO2含量對鋼液中的Ti含量有較大影響。隨著電渣熔渣中的SiO2含量的升高,鋼液中的Ti含量下降。對于電渣熔渣中不同的Ti含量,鋼液中有相對應(yīng)的平衡Ti含量。當(dāng)自耗電極中的Ti含量高于鋼液中與電渣熔渣中的Ti含量相對應(yīng)的平衡Ti含量時,TiN夾雜物溶解產(chǎn)生的Ti將會被氧化并且自耗電極中的Ti含量與平衡Ti含量的差值越大,自耗電極中的Ti含量氧化減少的程度越大。反之,當(dāng)自耗電極中的Ti含量低于平衡Ti含量時,鋼液中將會增Ti。
[Abstract]:This paper studies the formation mechanism and control technology of TiN inclusion and composite TiN inclusions in electroslag remelting process . The content of Ti in molten steel has a great influence on the content of Ti in molten slag . The content of Ti in molten steel decreases with the increase of the content of SiO2 in the slag . The larger the Ti content in the slag , the larger the Ti content in the consumable electrode and the balance Ti content , the larger the oxidation of Ti in the consumable electrode is .

【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TF14;TF762.4

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 Wen-jun Ma;Yan-ping Bao;Li-hua Zhao;Min Wang;;Control of the precipitation of TiN inclusions in gear steels[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2014年03期

2 耿鑫;李星;姜周華;李萬明;;大型板坯電渣重熔過程的脫氧熱力學(xué)模型[J];東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年08期

3 劉雅政;周樂育;張朝磊;張丹;孫景宏;;重大裝備用高品質(zhì)軸承用鋼的發(fā)展及其質(zhì)量控制[J];鋼鐵;2013年08期

4 苗華軍;王巖;曾莉;李陽;;Ni-22Cr-12Co鎳基高溫合金電渣重熔TiN變化行為[J];鋼鐵;2013年06期

5 史成斌;郭漢杰;陳希春;孫曉林;傅杰;;氣體保護(hù)電渣重熔過程氧傳遞的動力學(xué)研究[J];特殊鋼;2013年02期

6 陳希春;史成斌;王飛;任昊;郭漢杰;;氣體保護(hù)電渣重熔過程中電渣錠的潔凈化控制[J];材料與冶金學(xué)報;2013年01期

7 王飛;陳希春;史成斌;郭漢杰;;氬氣氛保護(hù)電渣重熔深脫氧實(shí)驗(yàn)研究[J];材料與冶金學(xué)報;2012年04期

8 陳希春;王飛;史成斌;任昊;馮滌;;電渣重熔工藝對GH4169脫硫的影響[J];鋼鐵研究學(xué)報;2012年12期

9 ;Characteristics of inclusions in high-Al steel during electroslag remelting process[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2012年04期

10 楊海森;常立忠;朱航宇;劉吉剛;李正邦;;電渣冶金過程中氧含量變化的研究[J];材料與冶金學(xué)報;2011年S1期

，

本文編號：1732242