超低氧齒輪鋼精煉渣的工藝優(yōu)化及鎂鋁尖晶石夾雜控制研究.pdf

1、齒輪在工作狀態(tài)時(shí)要承受循環(huán)應(yīng)力和較大的沖擊力,很容易產(chǎn)生疲勞裂紋,會(huì)嚴(yán)重影響齒輪的疲勞壽命。28MnCr5齒輪鋼是我國(guó)引進(jìn)的高標(biāo)準(zhǔn)轎車齒輪用鋼,國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)該鋼種的質(zhì)量與國(guó)際水平尚存在一定的差距,其中鋼的潔凈度控制水平是影響其實(shí)物質(zhì)量的重要因素。本文對(duì)精煉過程中渣對(duì)28MnCr5潔凈度的影響進(jìn)行了研究并提出改進(jìn)手段。
　　齒輪鋼性能的好壞主要由化學(xué)成分決定,對(duì)性能的要求最終均體現(xiàn)在對(duì)化學(xué)成分要求上,化學(xué)成分波動(dòng)直接影響齒輪鋼材的淬

2、透性。而精煉渣和鋼液直接接觸,通過渣鋼反應(yīng)影響鋼液成分,本文通過FactSage軟件對(duì)鋼渣反應(yīng)平衡進(jìn)行計(jì)算,對(duì)渣成分和鋼液中[O]、[Al]、[Ca]、[Mg]、[S]的平衡關(guān)系進(jìn)行作圖分析。
　　提高齒輪鋼潔凈度的主要任務(wù)是降低鋼液中的氧含量,本文采用軟件計(jì)算渣系中SiO2、CaO/Al2O3比值等因素對(duì)鋼液溶解氧和全氧的影響。隨后在高溫硅鉬電阻爐中進(jìn)行鋼渣反應(yīng)熱態(tài)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中借助氧濃差電池法,利用氧化鋯固體電解質(zhì)為核心的氧半電

3、池在6~10s內(nèi)測(cè)量鋼渣平衡時(shí)鋼液中的溶解氧;同時(shí),平衡時(shí)的全氧含量亦通過取樣后經(jīng)氧氮聯(lián)合分析儀測(cè)得。通過比較不同精煉渣成分所對(duì)應(yīng)的平衡溶解氧和全氧含量,分析了渣系中SiO2、CaO/Al2O3比值等參數(shù)對(duì)鋼液潔凈度的影響。
　　鋼中氧含量變低后,鎂鋁尖晶石夾雜物成為影響齒輪鋼性能的突出問題。本文利用FactSage軟件對(duì)28MnCr5鋼液和鎂鋁尖晶石夾雜物的平衡反應(yīng)進(jìn)行了計(jì)算分析。計(jì)算表明,當(dāng)[Al]含量在0.02~0.04％之

4、間,[Mg]>臨界范圍0.39~0.42×10-6時(shí)開始生成鎂鋁尖晶石。計(jì)算發(fā)現(xiàn):在現(xiàn)有28MnCr5鋼精煉工藝條件下,鋼液中會(huì)不可避免生成鎂鋁尖晶石夾雜物。當(dāng)鋼液[Mg]含量大于8.5×10-6時(shí),加入Ca不能使其轉(zhuǎn)變成低熔點(diǎn)液態(tài)夾雜物;而當(dāng)鋼液[Mg]含量小于此值時(shí),增加[Ca]含量時(shí),夾雜物按照“鎂鋁尖晶石→CaO-Al2O3-MgO系液態(tài)夾雜物→CaO”路徑轉(zhuǎn)變,鋼液[Ca]含量增加至3×10-6左右時(shí)均能將其轉(zhuǎn)化為CaO-Al