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)時要承受循環(huán)應力和較大的沖擊力,很容易產生疲勞裂紋,會嚴重影響齒輪的疲勞壽命。28MnCr5齒輪鋼是我國引進的高標準轎車齒輪用鋼,國內廠家生產該鋼種的質量與國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物質量的重要因素。本文對精煉過程中渣對28MnCr5潔凈度的影響進行了研究并提出改進手段。
　　齒輪鋼性能的好壞主要由化學成分決定,對性能的要求最終均體現在對化學成分要求上,化學成分波動直接影響齒輪鋼材的淬

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

3、池在6~10s內測量鋼渣平衡時鋼液中的溶解氧;同時,平衡時的全氧含量亦通過取樣后經氧氮聯合分析儀測得。通過比較不同精煉渣成分所對應的平衡溶解氧和全氧含量,分析了渣系中SiO2、CaO/Al2O3比值等參數對鋼液潔凈度的影響。
　　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28MnCr5鋼液和鎂鋁尖晶石夾雜物的平衡反應進行了計算分析。計算表明,當[Al]含量在0.02~0.04％之

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