高檔軸承鋼高低倍夾雜缺陷對比分析

王守文　王　強(qiáng)

(1.東北特鋼集團(tuán)軋鋼廠，黑龍江161041;

2.東北特鋼集團(tuán)第一煉鋼廠，黑龍江161041)

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高檔軸承鋼高低倍夾雜缺陷對比分析

王守文1王強(qiáng)2

(1.東北特鋼集團(tuán)軋鋼廠，黑龍江161041;

2.東北特鋼集團(tuán)第一煉鋼廠，黑龍江161041)

摘要：在生產(chǎn)時高檔軸承鋼出現(xiàn)高倍夾雜、低倍夾雜缺陷，通過將二元爐渣堿度、爐渣流動性、爐渣吸附性以及脫氧過程的鋁用量與鋼材高倍、低倍結(jié)果的對比分析，得到爐渣特征和脫氧過程鋁用量對鋼材高倍、低倍結(jié)果的影響規(guī)律。

關(guān)鍵詞：二元爐渣堿度；爐渣流動性；爐渣吸附性

高檔軸承鋼具有高淬透性、高強(qiáng)韌性、高耐疲勞、耐高溫、耐沖擊、耐磨等優(yōu)點(diǎn)。鋼中各類夾雜物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[1]，通過發(fā)生夾雜缺陷與未發(fā)生夾雜缺陷的爐渣特性和脫氧鋁用量進(jìn)行對比分析，得出爐渣特性和脫氧鋁用量對高檔軸承發(fā)生夾雜缺陷的一般規(guī)律。

1冶煉基本參數(shù)

1.1冶煉設(shè)備

公稱容量30 t EBT電弧爐，公稱容量40 t LF精煉爐，VD真空爐，冶金輔具等。

1.2工藝路線

裝料→初煉爐→精煉爐→VD抽真空→模鑄(3.15 t、4.23 t或5.17 t方型鋼錠)→軋制或鍛造成材。

1.3熔煉成分

軸承鋼的熔煉成分見表1。

1.4高倍夾雜物

高檔軸承鋼高倍夾雜物標(biāo)準(zhǔn)要求見表2。

1.5高檔軸承鋼低倍標(biāo)準(zhǔn)要求

表1　軸承鋼化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

注：[N]≤200×10-6， [H]≤2.0×10-6， [O]≤12×10-6。

表2　高倍夾雜物標(biāo)準(zhǔn)要求

應(yīng)進(jìn)行低倍組織檢查，經(jīng)酸浸的試樣應(yīng)無縮孔、裂紋、皮下氣泡、過燒、白點(diǎn)及其它有害缺陷。低倍組織中的中心疏松、一般疏松和偏析按GB/T 18254—2002其合格級別均不大于1.0級。

2 檢驗(yàn)設(shè)備

2.1高倍金相觀察

對熱處理后的試樣，經(jīng)機(jī)械研磨，在拋光布上加Cr2O3進(jìn)行拋光，之后使用4%的硝酸酒精進(jìn)行腐蝕，試樣失去鏡面即可。最后使用德國蔡司光學(xué)顯微鏡和正立萬能金相顯微鏡觀察試樣。利用日本HITACHI公司生產(chǎn)的S-570和S-4700掃描電鏡(SEM)觀察試樣微觀組織。對鋼材的金相組織分別采用背散射電子和二次電子成像。

2.2低倍試片觀察

將熱加工后的試片制成30 mm厚的試片，放入酸浴中浸蝕，用清水沖洗觀察。

2.3爐渣檢驗(yàn)設(shè)備

用X熒光衍射儀檢驗(yàn)爐渣。

3冶煉過程對比分析

取20爐鋼作為對比試樣，每爐鋼中取6個高倍試樣，在鋼錠的頭部、中部、尾部各取2個低倍試樣。

從3個指標(biāo)對爐渣特性進(jìn)行對比分析，爐渣特性[2]由以下公式計算得到：

3.1爐渣特性與高倍檢驗(yàn)結(jié)果

每爐鋼制作6個高倍鑲嵌試樣，分別檢驗(yàn)A細(xì)、A粗、B細(xì)、B粗、C細(xì)、C粗、D細(xì)、D粗、DS，對20爐鋼抽真空前和抽真空后的鋼渣分別取樣，將這20爐鋼的爐渣堿度、流動性和吸附與高倍檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，結(jié)果見表3。

從表3的對比結(jié)果可看出，有4爐鋼的高倍結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)要求，16爐鋼的高倍夾雜物超標(biāo)。

3.2真空前后爐渣特性與高倍結(jié)果的對比分析

將20爐鋼的高倍結(jié)果，按發(fā)生高倍夾雜物的多少和夾雜物的嚴(yán)重程度分為從輕到重4個級別，分別是高倍夾雜較輕、高倍夾雜輕、高倍夾雜重、高倍夾雜較重，與爐渣的堿度、吸附性和流動性分別進(jìn)行對比。

3.2.1抽真空前后爐渣堿度與高倍檢驗(yàn)結(jié)果對比

抽真空前后爐渣堿度與高倍檢驗(yàn)結(jié)果對比見表4。

表3　爐渣特征值與高倍檢驗(yàn)對比分析

表4　真空前后的爐渣堿度與高倍結(jié)果對比

從表4可以看出，真空前后的平均爐渣堿度越高，對高倍夾雜物的影響越大，對于高檔軸承鋼，平均爐渣堿度在3.8～4.4之間，高倍夾雜物不易出現(xiàn)。

表5　真空前后爐渣吸附性與高倍檢驗(yàn)結(jié)果對比

表6　真空前后爐渣流動性與高倍夾雜檢驗(yàn)結(jié)果對比

3.2.2真空前后爐渣吸附性與高倍檢驗(yàn)結(jié)果

真空前后爐渣吸附性與高倍檢驗(yàn)結(jié)果對比見表5。

從表5對比分析可以看出，真空前后爐渣的吸附性值越高，產(chǎn)生高倍夾雜的可能越大，冶煉高檔軸承鋼時，爐渣的吸附性在2.4左右的范圍波動，對控制高倍夾雜物較為有利。

3.2.3真空前后的爐渣流動性與高倍檢驗(yàn)結(jié)果對比

真空前后的爐渣流動性與高倍檢驗(yàn)結(jié)果對比見表6。

從表6可以看出，真空前后平均爐渣的流動性值超過0.24時，出現(xiàn)高倍夾雜，因此爐渣平均流動性控制在0.24以下，對控制高倍夾雜物較為有利。

通過對爐渣的三個特性值的對比分析，在冶煉過程中，適當(dāng)增加爐渣中的SiO2和Al2O3用量，保證爐渣的流動性和吸附性同時爐渣堿度不宜過高。

3.3高倍、低倍檢驗(yàn)結(jié)果與生產(chǎn)過程噸鋼鋁用量的對比

高倍、低倍檢驗(yàn)結(jié)果與生產(chǎn)過程噸鋼鋁用量的對比分析見表7。

由于軸承鋼含碳量較高，因此沉淀脫氧的鋁用量應(yīng)小于擴(kuò)散脫氧鋁用量，即軸承鋼冶煉過程應(yīng)采取擴(kuò)散脫氧為主的脫氧方式，如果沉淀脫氧鋁用量大于擴(kuò)散脫氧鋁用量，就會導(dǎo)致鋁脫氧后的夾雜物上浮困難而滯留于鋼液中難以排除，從而產(chǎn)生高倍和低倍夾雜物。

表7　高倍、低倍檢驗(yàn)結(jié)果與生產(chǎn)過程用鋁量的對比

4結(jié)論

(1)爐渣堿度平均在4左右、爐渣流動性平均在2左右，爐渣的吸附性平均在0.15～0.20之間，對高檔軸承鋼控制高倍夾雜物比較有利。

(2)低倍不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的爐號，到精煉位時的鋁偏低，在精煉后期加鋁脫氧，導(dǎo)致夾雜上浮不充分，造成低倍夾雜。

(3)沉淀脫氧鋁用量平均0.87 kg以下，擴(kuò)散脫氧鋁用量1.2 kg左右，噸鋼平均鋁用量1.9 kg左右，且沉淀脫氧的鋁用量應(yīng)小于擴(kuò)散脫氧鋁用量，不易發(fā)生高倍、低倍夾雜缺陷。

參考文獻(xiàn)

[1]繆新德，于春梅，石超民，等. 軸承鋼中鈣鋁酸鹽夾雜物的形成及控制. 2007年爐外精煉年會論文集，2007.

[2]阮小江，姜周華，龔偉，等. 精煉渣對軸承鋼中氧含量和夾雜物的影響度. 特殊鋼，2008，29(5).

編輯陳秀娟

Flaws Comparison Analyses of Macroscopic Inclusion and

Microscopic Inclusion for High Quality Bearing Steel

Wang Shouwen, Wang Qiang

Abstract：Regarding to macroscopic inclusion flaw and microscopic inclusion flaw of high quality bearing steel in production, comparison analyses of binary furnace slag basicity, furnace slag fluidity and adsorbability as well as Al usage in the deoxidization process with macroscopic result and microscopic result of the steel have been conducted, which determined the influence rule of furnace slag characteristics and Al usage in deoxidization process on macro result and micro result of the steel.

Key words：binary furnace slag basicity; furnace slag fluidity; furnace slag adsorbability

收稿日期：2015—07—17

中圖分類號：TG115.21+3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B