硅鋇處理對(duì)軸承鋼大型球狀?yuàn)A雜(Ds)的影響*

杜佳美 王日紅 許加陸 劉憲民(中天

鋼鐵集團(tuán)有限公司)

硅鋇處理對(duì)軸承鋼大型球狀?yuàn)A雜(Ds)的影響*

杜佳美 王日紅 許加陸 劉憲民(中天

鋼鐵集團(tuán)有限公司)

為防止軸承鋼產(chǎn)生大型球狀?yuàn)A雜，所以對(duì)軸承對(duì)鋼中的鈣含量有嚴(yán)格的控制要求。為解決軸承鋼連鑄過(guò)程的水口堵塞問(wèn)題，不少鋼廠采用真空后喂硅鋇線對(duì)鋼水進(jìn)行夾雜物變性處理。但通過(guò)兩種工藝條件下(有硅鋇和無(wú)硅鋇處理)形成的大型球狀?yuàn)A雜的電鏡分析發(fā)現(xiàn)，硅鋇處理對(duì)大型球狀?yuàn)A雜的形成有促進(jìn)作用，在喂線后的軟吹過(guò)程中鋇夾雜上浮并不充分。

軸承鋼 硅鋇處理 大型球狀?yuàn)A雜

0 前言

大型球狀?yuàn)A雜(Ds)會(huì)顯著降低軸承鋼的疲勞壽命，SKF和GB/T18254標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此都有嚴(yán)格的控制要求。各鋼廠在解決連鑄水口的結(jié)瘤問(wèn)題時(shí)是嚴(yán)格禁止采用鈣處理的辦法，不少鋼廠根據(jù)鋇夾雜上浮速度快的特點(diǎn)，采用真空處理后喂入硅鋇線的辦法來(lái)解決鋼水的流動(dòng)性問(wèn)題。實(shí)踐證明喂入硅鋇線能解決軸承鋼的流動(dòng)性問(wèn)題，但鋇夾雜的上浮速度到底有多快，鋇處理后鋇在鋼中的殘留，鋇處理過(guò)程對(duì)球狀?yuàn)A雜的形成有無(wú)促進(jìn)作用，對(duì)成品材的夾雜物評(píng)級(jí)有多大影響等，缺少定性和定量的分析。筆者在軸承鋼生產(chǎn)實(shí)踐中，通過(guò)對(duì)夾雜物的電鏡分析發(fā)現(xiàn)，硅鋇處理對(duì)大型球狀?yuàn)A雜的形成有促進(jìn)作用，而且在現(xiàn)有的硅鋇處理后的軟吹條件下鋇夾雜在鋼中仍有明顯的殘留，并顯著影響軸承鋼高倍夾雜(特別是Ds)的評(píng)級(jí)。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)?zāi)康募皟?nèi)容

通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比分析軸承鋼真空處理后采用硅鋇處理對(duì)大型球狀?yuàn)A雜形成的影響。試驗(yàn)內(nèi)容如下:

1)90 t電爐生產(chǎn)軸承鋼采用VD處理后喂入硅鋇線150 m/爐～200 m/爐。

2)連鑄坯軋制成棒材后取高倍試樣，對(duì)大型球狀?yuàn)A雜(Ds)進(jìn)行評(píng)級(jí)。

3)對(duì)所取試樣中發(fā)現(xiàn)的大顆粒球狀?yuàn)A雜進(jìn)行成份分析，研究夾雜形成并長(zhǎng)大的原因。

1.2 試驗(yàn)條件

煉鋼工藝流程:90 t EAF(脫碳、脫磷、合金化)→90 t LF(造渣、脫氧、脫硫)→85 t VD(0.5乇保持20 min VD后喂入硅鋇線)→軟吹30 min→220 mm×260 mm弧形連鑄機(jī)。

軋鋼工藝流程:連鑄坯熱送入爐→高壓水除磷→連續(xù)軋機(jī)軋制→鋸切→冷床→緩冷坑→精整修磨。

蔡司掃描電鏡EVO18及牛津能譜儀分析。

1.3 試驗(yàn)方法

取幾個(gè)樣品在制樣后拋光(未經(jīng)腐蝕)在金相顯微鏡上觀察及查看夾雜物等級(jí)，將試樣在掃面電鏡及能譜儀下進(jìn)行分析，通過(guò)二次電子及背散射的模式分別對(duì)夾雜物的形貌和成分觀察、對(duì)比，分析化學(xué)成分和元素的面掃描。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 硅鋇處理工藝的對(duì)比試驗(yàn)

不加硅鋇工藝:真空后不再喂入硅鋇線，直接軟吹后上連鑄。

加硅鋇工藝:真空后喂入硅鋇線150 m，軟吹35 min后上連鑄。

兩種工藝條件高倍夾雜評(píng)級(jí)結(jié)果對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 兩種工藝條件高倍夾雜評(píng)級(jí)結(jié)果對(duì)比

2.2 D類及Ds類夾雜物的掃描電鏡分析

軸承鋼添加硅鋇線的爐號(hào)為(491－498、155－163)與未添加硅鋇線的爐號(hào)為(499－501、164)，對(duì)其D類及Ds類夾雜物做掃描電鏡及能譜儀分析，各試樣具體分析如下:

試樣一:未喂硅鋇線爐號(hào) 500，D類(直徑11μm)背散射夾雜物放大5000倍，夾雜物形貌如圖1所示，夾雜物成分組成見(jiàn)表2。

圖1 試樣一未喂硅鋇線(爐號(hào)500)

?

試樣二:未喂硅鋇線爐號(hào)499 D類(直徑7μm)背散射夾雜物放大5000倍，夾雜物形貌如圖2所示，夾雜物成分組成見(jiàn)表3。

圖2 試樣二未喂硅鋇線(爐號(hào)499)

試樣三:喂硅鋇線爐號(hào)497，Ds(直徑13μm)夾雜物背散射放大3000倍，夾雜物形貌如圖3所示，夾雜物成分見(jiàn)表4。

圖3 試樣三喂硅鋇線(爐號(hào)497)

表4 按化合物百分比顯示的結(jié)果%

試樣四:喂硅鋇線爐號(hào)156，Ds(1.0級(jí)、直徑19μm)，夾雜物成分組成見(jiàn)表5。

表5 按化合物百分比顯示的結(jié)果 %

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

1)根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果分析，鋼中的 Al、Mg、Ca對(duì)Ds夾雜的形成有很大的促進(jìn)作用。鋁的作用是還原爐渣或鋼包襯中的MgO形成的Mg進(jìn)入鋼水，從而與鋼中的Al2O3結(jié)合成MgO Al2O3，鈣的作用是與鋼中 Al2O3結(jié)合成 CaO Al2O3，在 Al、Mg、Ca 的綜合作用下形成復(fù)合的Ca－Al－Mg－O復(fù)合態(tài)夾雜或形成獨(dú)立的鈣鋁酸鹽、鋁鎂酸鹽。

2)從所分析的喂入硅鋇爐號(hào)的五個(gè)試樣的夾雜組成可以看出，夾雜 以 MgO、Al2O3、CaO、BaO為主要成份，形成了 MgO、Al2O3、CaO、BaO 四元的復(fù)合鹽或三元復(fù)合的鈣鋇鋁鹽、鎂鋇鋁鹽 ，BaO成份的存在并占有相當(dāng)比例的事實(shí)說(shuō)明Ba與Al、Mg、Ca元素一樣對(duì)Ds夾雜的形成同樣有很大的促進(jìn)作用。同時(shí)也說(shuō)明鋇夾雜在鋼水中的上浮受到一定條件的限制，在一定條件(現(xiàn)有工藝條件)下并未能得到充分徹底的上浮，所形成的復(fù)合夾雜在鋼水中仍有相當(dāng)比例的殘留。

4 結(jié)論

1)根據(jù)兩種不同工藝的高倍評(píng)級(jí)對(duì)比，喂入硅鋇工藝對(duì)軸承鋼成品的高倍Ds評(píng)級(jí)有顯著影響。

2)鋇元素在解決水口結(jié)瘤方面有良好的效果，但同時(shí)鋇元素對(duì)點(diǎn)狀大型夾雜的形成有促進(jìn)作用，從這一點(diǎn)看軸承鋼不宜采用硅鋇處理。

3)硅鋇處理爐號(hào)的D類夾雜和大型Ds夾雜中均發(fā)現(xiàn)鋇元素的存在，說(shuō)明鋇夾雜在鋼中有明顯的殘留、其在鋼水中的上浮并不充分。

4)夾雜表面吸附有CaS夾雜、制樣過(guò)程的磨樣產(chǎn)生的FeO對(duì)分析結(jié)果有一定的影響。另外由于試驗(yàn)爐數(shù)及所取樣數(shù)量的限制對(duì)結(jié)論的準(zhǔn)確性有一定影響，有必要進(jìn)一步加大試驗(yàn)爐數(shù)和采樣數(shù)。

［1］張麗麗，石英.硅鋇鈣合金中硅、鋇、鈣的連續(xù)測(cè)定.冶金分析，2003，23(5):78 －79.

［2］肖青安.硅鋇鋁合金用于煉鋼脫氧的探討.鋼鐵，1996，31(8):16－18 27

INFLUENCE OF SI－BA TREATMENT ON LARGE GLOBULAR INCLUSIONS(DS)IN BEARING STEEL

Du Jiamei Wang Rihong Xu Jialu Liu Xinmin
(Technology Center of Zenith Steel Group Co.，Ltd)

To prevent formation of large globular inclusions in bearing steel，calcium content in molten steel was strictly limited.In order to resolve nozzle clogging in continual casting process，many steel plants used Si－ Ba wire feeding inclusion modification for molten steel after vacuum treatment，Through analyzing large globular inclusions by SEM in two kinds of process，Si－ Ba treatment and Non Si－ Ba treatment，we found that Si－ Ba treatment could promote the formation of large globular inclusions，and the floating of Ba － inclusions was insufficiency during soft stirring after wire feeding.

bearing steel Si－Ba treatment large globular inclusions

2012—4—11