軸承鋼中鈣鋁酸鹽夾雜物形成及控制

1、2002007年爐外精煉年會論文集2007年7月YLadleRefining2007AnnualMeetingProceedingsJuly.2007軸承鋼中鈣鋁酸鹽夾雜物形成及控制繆新德12)于春梅1)石超民1)杜建峰12)朱惠剛12)成國光1)1)北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院，北京1000832）興澄特殊鋼公司，江蘇江陰214429摘要本文研究了軸承鋼生產(chǎn)中各因素對鋼中D類夾雜物形成的影響。對國內(nèi)某特殊鋼廠軸承鋼中夾雜物進(jìn)行了檢驗

2、分析，發(fā)現(xiàn)鋼中D類夾雜物存在多種形式；通過感應(yīng)爐重熔實驗，發(fā)現(xiàn)鋼中Al含量對夾雜物的影響很大，Al過量，在MgO爐襯條件下，會大量生成MgOAl2O3；當(dāng)鋼中Ca含量較高時，夾雜物全部變性為球狀鈣鋁酸鹽。研究表明，控制鋼水中Ca、Mg、Al成分，是控制D類夾雜的重要手段。通過工廠實驗證明，特定爐渣改性和成份優(yōu)化對D類夾雜物有一定的改善作用。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞夾雜物；鈣鋁酸鹽；堿度；軸承鋼.前言軸承鋼中夾雜物控制是冶金科研工作者非常關(guān)心的問題，

3、目前常用檢驗標(biāo)準(zhǔn)中把鋼中夾雜物分為A(硫化物)、B（氧化鋁）、C（硅酸鹽）、D（球狀不變形夾雜物），各類夾雜對軸承壽命的危害性按大小可以排成D→B→C→A的次序。對夾雜物形態(tài)來說，球狀不變形夾雜對軸承壽命危害極大，鈣鋁酸鹽夾雜物是其中的主要類型之一，夾雜的尺寸對軸承疲勞極限的影響極為明顯，尺寸愈大，疲勞壽命愈短。關(guān)于軸承鋼中鈣鋁酸鹽的研究報道不少，文獻(xiàn)指出鈣鋁酸鹽夾雜物的生成自由焓變化（?G）在煉鋼溫度下都是負(fù)值[1]，在高堿度精煉渣生

4、產(chǎn)的軸承鋼中，總能找到鈣鋁酸鹽和鎂鋁尖晶石夾雜[4][6]，控制[Ca]、[O]含量，對控制鈣鋁酸鹽夾雜物的形成和成份轉(zhuǎn)變有重要意義[1]，本文對國內(nèi)某廠軸承鋼中D類夾雜物析出形貌、尺寸及分布情況進(jìn)行了觀察，從理論上分析了軸承鋼生產(chǎn)過程中鈣鋁酸鹽的生成可能性，計算了鋼中酸溶鋁含量對鋼中鈣鎂含量的影響，并在實驗室和工廠實驗里考察了各影響因素對鈣鋁酸鹽生成可能性的影響。1軸承鋼中夾雜物形貌取國內(nèi)某特鋼廠生產(chǎn)的GCr15連鑄180180mm小

5、方坯以及軋制后的?45mm棒材，制備成電鏡樣，采用SEM觀察D類夾雜物的形態(tài)、大小和分布，并利用能譜分析定性鑒定，發(fā)現(xiàn)D類夾雜大致可分為幾種：獨(dú)立鈣鋁酸鹽夾雜物（如圖1所示）、獨(dú)立MgO?Al2O3夾雜物（如圖2所示）、CaMgAlO復(fù)合態(tài)夾雜物（如圖3所示）、外面包有硫化物的復(fù)合夾雜物（如圖4所示）。在掃描觀察中，單獨(dú)存在的鈣鋁酸鹽以及復(fù)合態(tài)夾雜物比較少，而鎂鋁尖晶石相對較多。通過以上分析表明：軸承鋼中D類夾雜物存在的形貌較為復(fù)雜，必

6、須區(qū)分不同夾雜物性質(zhì)，進(jìn)而摸清其生成規(guī)律。有關(guān)軸承鋼中鎂鋁尖晶石的形成行為文獻(xiàn)[7]已經(jīng)進(jìn)行了較為深入的研究，本文的重點(diǎn)是鈣鋁酸鹽形成機(jī)理和控制研究。?202?2007年爐外精煉年會論文集2007年7月在，如圖6、圖7所示；在這些鋼中都沒有找到鈣鋁酸鹽。圖5低[Al]鋼中Al2O3夾雜圖6高[Al]鋼中MgO夾雜圖7高[Al]鋼中MgO夾雜Al的加入量對夾雜物有很大的影響，控制著夾雜物性質(zhì)的變化，當(dāng)鋼中[Al]比較低時（0.01%左右）

7、，能找到許多Al2O3夾雜；當(dāng)[Al]比較高時（0.1～0.4%），Al能夠和MgO爐襯反應(yīng)，置換出其中的Mg進(jìn)入鋼液，鋼液凝固后就形成MgOAl2O3和MgO夾雜；同時鋼中過高的Mg含量抑制了xCaO?yAl2O3的生成。2.2.2渣中CaF2和MgO的影響渣中各成分中，CaF2對夾雜物的形成作用也比較大，無論在鋁含量高或者低的時候，加入CaF2都生成了許多MgOAl2O3夾雜，這有可能是CaF2能侵蝕爐襯，使MgO入鋼液中，從而有利

8、于MgOAl2O3夾雜的生成，如圖8所示：圖8加CaF2鋼中MgOAl2O3夾雜渣中MgO成分對鋼中MgOAl2O3夾雜的生成影響比較小，在渣系中MgO含量最高的鋼中，由于酸溶Al不高，其中沒有發(fā)現(xiàn)MgOAl2O3和MgO夾雜；而在渣中MgO含量并不高的鋼中，由于酸溶Al比較高，能發(fā)現(xiàn)很多的MgOAl2O3和MgO夾雜生成。2.2.3[Ca]含量的影響及討論未經(jīng)鈣處理的鋼中，[Al]含量為0.01%左右，[Mg]含量在0.0005%左右