48MnV非调质钢冶炼工艺的研究与应用

摘要

微合金非调质钢在工业生产上有广泛的应用前景。论文针对48MnV非调质钢电炉生产流程，采用热力学计算和实验分析的方法对48MnV钢冶炼工艺和控氮技术进行了研究，通过热力学计算分析了凝固过程中微合金元素V、Ti与钢中碳、氮形成的碳氮化物的析出规律;采用取样分析的方法对钢中夹杂物的进行了统计研究，并对48MnV钢进行了力学性能的检测。研究表明:
　　 (1)在第一次LF精炼时通过喂MnN线的方法对钢水增氮，之后应合理控制VD精炼时间。在第二次LF精炼时要对钢水进行必要的补氮操作。冶炼结束后钢中氮含量控制在100ppm左右。
　　 (2)统计结果显示钢中夹杂物在第一次LF精炼后为4.39个/mm2，VD精炼后为3.42个/mm2，在第二次LF精炼结束后降低到2.69个/mm2，最终中间包中的夹杂物数量又增加到3.63个/mm2。钢中夹杂物的成分有Al2O3、CaO、MnS、CaS等氧化物和硫化物夹杂，以及这些夹杂物形成的复合夹杂物。
　　 (3)理论计算得出48MnV钢中的V和Ti的全固溶温度分别为1304K和1721K。钢中的V和Ti的析出形式可简单表示为VCθN1-θ和TiCxN1-x，利用θ值可以显示出VN、VC的析出量的关系。计算结果X值趋近于0，这说明钢中析出的TiCxN1-x基本以TiN析出。
　　 (4)通过对钢中夹杂物的析出位置和铁素体的析出位置对比分析，验证了MnS和一些氧化物夹杂有利于诱导晶内铁素体析出，从而提高了钢的韧性。
　　 (5)生产结果表明，轧材低倍组织评级为5.0-6.5，抗拉强度Rm为881～905Mpa，屈服强度Rp0.2为623～698Mpa，延伸率A为15.5％～18％，断面收缩率≥40％～54％，都满足使用要求。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 非调质钢简介

1．2 非调质钢的发展

1．2．1 国外非调质钢的发展

1．2．2 国内非调质钢的发展

1．3 汽车曲轴用中碳非调质钢的现状

1．3．1 曲轴材料的基本要求

1．3．2 中碳非调质钢的生产工艺

1．4 非调质钢中微合金元素的作用

1．4．1 非调质钢的强韧机理

1．4．2 钢中微合金元素的作用

1．5 非调质钢的晶内铁素体(IGF)技术

1．5．1 IGF的形核机理

1．5．2 非调质钢中常见夹杂物与IGF的作用

1．6 课题背景和意义

第二章 48MnV生产工艺流程及其增氮控制分析

2．1 48MnV生产工艺流程概况

2．1．1 电炉过程

2．1．2 精炼过程

2．1．3 连铸过程

2．1．4 轧制过程

2．2 48MnV钢中的氮

2．2．1 钢中氮元素的作用

2．2．2 钒氮微合金化技术的强化机理

2．2．3 钢水增氮方法

2．2．4 影响钢水增氮的因素

2．2．5 氮在48MnV中的存在形式

2．3 钢水吸氦的热力学与动力学

2．3．1 钢液吸氮热力学

2．3．2 钢液吸氦动力学

2．4 48MnV精炼过程中增氮情况分析

2．4．1 EAF冶炼过程

2．4．2 LF炉精炼过程

2．4．3 VD精炼过程

第三章 48MnV试验生产的结果分析

3．1 冶炼过程中48MnV氮含量的变化规律

3．1．1 EAF冶炼过程氮含量变化情况

3．1．2 精炼和连铸过程氮含量变化情况

3．1．3 试验生产结果小结

3．2 冶炼过程钢中铝含量和精炼渣的控制

3．2．1 钢中铝含量控制

3．2．2 渣系的选择

3．2．3 精炼渣的脱硫特性

3．3 冶炼过程钢水成分控制和夹杂物的变化规律

3．3．1 LF1精炼钢水成分控制及夹杂物分析

3．3．2 VD精炼钢水成分控制及夹杂物分析

3．3．2 LF2精炼成分控制及夹杂物分析

3．3．3 中间包钢水成分控制及夹杂物的分析

第四章 凝固过程钢中析出相的理论分析及48MnV性能检测

4．1 48MnV凝固过程钢中析出相的理论计算

4．1．1 48MnV钢中析出物

4．1．2 理论计算基本数据

4．1．3 48MnV钢中钒钛析出物固溶关系计算

4．1．4 计算结果与讨论

4．2 48MnV钢中夹杂物对IGF的作用

4．2．1 夹杂物对IGF的作用机理

4．2．2 硫化物对铁素体析出的影响

4．3 轧材中夹杂物变化分析

4．4 48MnV轧材的性能检测

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士研究生期间发表的学术论文