LF_VD精煉工藝對齒輪鋼氧含量的影響

1、第23卷第1期2002年2月特殊鋼SPECIALSTEELVol.23.No.1 February 2002 49 LF+VD精煉工藝對齒輪鋼氧含量的影響趙振剛 鄭燦舜 紀(jì) 明 金永哲(北滿特殊鋼股份有限公司,齊齊哈爾161041)EffectofLF+VDRefiningProcessonOxygenContentinGearSteelZhaoZhenggang,ZhengCanshun,JiMingandJinYongzhe(BeimanSpecialSteelCoLtd,Qiqihaer161041)近年來,我國引進(jìn)的國外高標(biāo)準(zhǔn)汽車齒輪用鋼,具有窄淬透性帶、細(xì)晶粒度、高純凈度等特點。國外

2、標(biāo)準(zhǔn)對這些齒輪鋼的鋼中氧含量有嚴(yán)格要求,一般O 20 10,達(dá)到純凈鋼或超純凈鋼水平。為提高鋼液純凈度降低氧含量,滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求,故對影響鋼中氧含量的因素進(jìn)行了分析研究。試驗鋼種為Cr Mo、Mn Cr、Cr Ni Mo和Cr Ni等系列。試驗鋼種先經(jīng)30tEBT電爐初煉,再轉(zhuǎn)到40tLF+VD鋼包爐進(jìn)行加熱、成分微調(diào)、真空脫氣、鋼包喂線后,澆注成3.15t鋼錠。1 精煉工藝與氧含量的關(guān)系1.1 精煉渣系對氧含量的影響對降氧而言,高堿度爐渣應(yīng)是精煉時的首選渣系,但由于其熔點高、成渣慢且流動性差,易造成卷渣。因此不宜采用高堿度精煉渣。試驗時采用CaO SiO2 Al2O3渣系,該渣系具有成渣快

3、、熔點低、吸附夾雜物能力強等特點。通過試驗認(rèn)為,該渣系成分控制在CaO38%42%、SiO215%20%、Al2O314%18%、MgO5%8%范圍內(nèi),所生產(chǎn)的鋼種氧含量 18 10。1.2 真空度和真空保持時間對氧含量的影響從熱力學(xué)上講隨著系統(tǒng)壓力的降低,碳的脫氧能力提高,當(dāng)PCO降到101.325Pa時,碳脫氧曲線移至鋁脫氧曲線之下,表明這時碳的脫氧能力比鋁還強。在生產(chǎn)實踐中,鋼液在真空下用碳脫氧后,其殘存的氧含量總是大于計算的平衡值。這是因為21-6-6鋼液同各種氧化物接觸的條件下,碳不僅使鋼液脫氧,還能使氧化物還原,如發(fā)生(SiO2)!Si+O反應(yīng)。在真空處理時,采用真空度在1.33k

4、Pa以下保持1015min的精煉工藝。抽真空時,通過用攝像鏡頭對鋼液觀察看到,當(dāng)真空度在6.7kPa以上時,熔池比較平靜,在6.7kPa以下時,鋼液反應(yīng)激烈。隨著真空保持時間的增加熔池逐漸平靜。表明鋼中的氣體含量逐漸降低,如繼續(xù)延長保持時間,造成溫降過大,真空精煉后升溫,造成鋼液二次氧化。從統(tǒng)計結(jié)果看,40tVD鋼包精煉爐真空精煉過程,平均溫降為3.5 min,平均精煉時間25min。因此,在溫度#1660時進(jìn)行真空精煉,真空度在1.33kPa以下保持1015min,滿足了鋼-6中氧含量 20 10的要求。圖1為在1.33kPa下真空處理保持時間與鋼中氧含量的關(guān)系。1.3 吹A(chǔ)r制度對氧含量的

5、影響北滿特鋼40tLF+VD鋼包爐的單位攪拌功率為6570W t,在精煉初期采用較大的吹A(chǔ)r強度,在抽真空時,隨著真空度的提高,攪拌功率增大,Ar氣流量相應(yīng)減少。精煉新型齒輪鋼Ar氣供給制度為:精煉初期為100150L min,真空精煉時5080L min,真空精煉后3050L min。實踐表明吹A(chǔ)r參數(shù)的合理選擇是保證鋼液質(zhì)量的措施之一。1.4 鋼中AlS含量對氧含量的影響在生產(chǎn)中,要求真空精煉前必須保證白渣精煉,使鋼中氧降到 40 10以下,真空精煉后, -6-650特殊鋼 第23卷1.5 精煉過程鋼中氧含量的變化初煉鋼水出鋼時,采用硅、鋁沉淀脫氧;在LF位加熱時,用Fe Si粉和Al粉進(jìn)

6、行擴散脫氧,是降低鋼中氧含量的先決條件。真空精煉前預(yù)先將鋼中游離氧降到一定范圍才能有效地發(fā)揮其后的真空精煉作用。隨著脫氧劑的加入,脫氧產(chǎn)物不斷生成,在Ar氣攪拌條件下,有充分時間和條件上浮去除。2 新型齒輪鋼的純凈度通過對影響鋼中氧含量工藝參數(shù)的控制,使新型汽車齒輪鋼的純凈度達(dá)到較高水平(表1)。 從表1可見,我公司生產(chǎn)的新型齒輪鋼的純凈度達(dá)到了國外純凈鋼的水平,但是鋼中氧含量并不很低,這主要是因為新型齒輪鋼對鋼材的淬透性帶要求非常窄,一般 7HRC,為保證淬透性帶的要求,真空精煉后,進(jìn)行成分微調(diào),從而對鋼液產(chǎn)生不同程度的污染,使鋼中氧含量偏高。表1 新型齒輪鋼的純凈度Table1 Clean

7、linessofNewGearSteel檢驗批次135O 10-6鋼中氧含量的要求。真空精煉后,保持鋼中一定的AlS含量,一方面可以使鋼中的氧進(jìn)一步降低和防止鋼液的二次氧化;另一方面,通過控制鋼中AlS在一定范圍內(nèi),為獲得細(xì)晶粒度組織打下了基礎(chǔ)。當(dāng)AlS#0.020%時,鋼中氧含量明顯降低,當(dāng)AlS#0.040%時,氧含量變化趨緩。在生產(chǎn)中,采用鋼包喂線技術(shù),通過向鋼包內(nèi)喂入一定數(shù)量的Al線,使鋼中AlS含量穩(wěn)定地控制在0.020%0.040%之間,平均0.032%(圖2)。這不僅滿足了新型齒輪鋼對鋼中鋁含量的要求,同時也為進(jìn)一步降低鋼中氧含量提供了保證。注:分子為波動范圍,分母為平均值。3 結(jié)論通過對精煉爐渣成分、真空度、真空保持時間、鋼中AlS含量和精煉各期吹A(chǔ)r制度的有效控制,北滿特鋼生產(chǎn)的新型齒輪鋼鋼中氧含量平均-6達(dá)到17.94 10,滿足了技術(shù)條件的要求并達(dá)到了國外純凈鋼標(biāo)準(zhǔn)水平。參考文獻(xiàn)趙振剛