连铸轴承钢氧含量和夹杂物控制研究

摘要

含C1.0％、Cr1.5％的高碳铬轴承钢是轴承钢的代表品种，是代表着优质洁净钢生产技术水平的重要特殊钢品种。因为氧化物夹杂是影响轴承钢疲劳寿命的重要原因，所以钢中的氧含量是衡量轴承钢质量的一个重要指标。因此，如何降低轴承钢中的氧含量，控制钢中的有害夹杂是生产优质轴承钢的关键问题之一。 本论文首先应用冶金学基本原理，分析了几种典型的精炼渣的脱氧和脱硫能力以及对点状夹杂物的控制效果，为选择合适的轴承钢精炼渣提供理论依据。同时计算了轴承钢中几种主要夹杂物的生成热力学条件。计算结果表明：CaO-Al2O3系高碱度精炼渣由于稳定了渣中的SiO2组元，可以保持钢中较低的溶解氧含量；通过降低钢水中的氮含量来控制TiN的生成是很困难的，为了减少钢中TiN夹杂物的数量，就必须控制钢水中的钛含量。在计算条件下，轴承钢的酸溶铝含量在0.01～0.04％的范围内时，只要有微量的镁存在，钢中就有可能生成MgO·Al2O3，因此可以尝试用镁来对轴承钢进行夹杂物变性处理，以消除铝酸钙夹杂对轴承钢质量的影响。 在热力学计算的基础上，在实验室条件下进行了不同精炼渣对轴承钢氧含量和夹杂物性质的影响实验，同时考察了用镁铝合金处理轴承钢后，钢中夹杂物的变性效果。实验中发现，CaO-Al2O3系高碱度精炼渣对降低轴承钢全氧含量有很好的效果，生成的夹杂物以Al2O3-MgO-CaO为主。用镁铝合金处理轴承钢生成的夹杂物类型单一，基本上都是镁铝尖晶石，而且夹杂物颗粒细小，说明用镁铝合金对轴承钢夹杂物变性效果明显。最后在现场120tVD精炼炉上，应用镁铝合金包芯线进行了工业试验，试验结果表明，采用镁铝包芯线处理后，轴承钢中夹杂物以MgO·Al2O3为主，有的包裹了其它的复合相和硫化物，夹杂物尺寸细小，夹杂物细化和变性效果很好。 论文中以现场应用的200mm×200mm四流方坯连铸中间包为研究目标，通过优化中间包内部结构的水模型实验研究，提出了中包结构改造方案。 以理论分析和实验室研究为基础，结合现场的生产实践，以降低钢中氧含量和改进和优化钢厂原有的电炉、精炼和连铸工艺，将整套控制技术系统集成，实际生产中应用有效地控制了连铸轴承钢中的氧含量和夹杂物，提高轴承钢的质量水平。

目录

文摘

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第一章前言

第二章文献综述

2.1绪论

2.2轴承钢概述

2.3轴承钢的冶金质量

2.4国内外轴承钢冶炼工艺简述

2.5轴承钢夹杂物控制综述

2.6文献评价

第三章轴承钢中夹杂物生成热力学分析

3.1热力学计算条件

3.2对几种典型轴承钢精炼渣系的计算分析

3.3轴承钢中Ti的行为

3.4轴承钢中镁的行为

3.5本章小结

第四章精炼渣对轴承钢中氧含量和夹杂物影响的实验研究

第五章镁对轴承钢质量影响的实验研究

5.1实验室坩锅实验

5.2轴承钢进行镁处理工业试验

5.3本章结论

第六章连铸中间包水模型实验研究

6.1水模型设计

6.2实验方法

6.3实验结果与分析

6.4本章小结

第七章连铸轴承钢冶炼工艺技术研究

7.1电弧炉的改进

7.2 LF-VD精炼工艺研究

7.3轴承钢连铸技术改进

7.4连铸轴承钢氧含量和夹杂物控制系统集成技术

7.5实施结果和分析

7.6应用成果

7.7本章结论

第八章结论

参考文献

致谢

作者简介

攻读博士期间获得成果