轴承钢连浇第一炉钢水冶金质量的研究.pdf

第 4 3卷第 6 期 2 0 1 5年 1 2月 现 代 冶 金 M o de r n M e t a l l u r g y Vo 1 ． 4 3 NO ． 6 De c ．2 O1 5 轴承钢连浇第一炉钢水冶金质量的研究 陈 敏 ，裴 晓星 江阴兴澄特种钢 铁有 限公 司 ， 江 阴 2 1 4 4 2 9 摘要 对连铸 生产 的 GC r l 5轴承钢 第一炉钢 水的冶金质 量进行 试验研 究 ， 分析其氧含 量、 非金 属 夹杂物及 带状碳 化物几个方面的数据及 变化趋势 。 关键词 GC r l 5 轴承钢 ；连铸 ； 连 浇第一 炉；冶金质 量 中图分类号 T F 7 7 7 ； T G1 4 2 ． 1 引 言 轴承钢的冶金质量是影响轴承使用寿命的关键 因素之一 ， 而保证轴承钢具有高的纯净度和组织的 均匀性是提高其内在质量的重要因素[ 1 ] 。但采用连 铸工艺生产轴承钢时 ， 轴 承钢连浇第一炉钢水 由于 二次氧化 、 钢水过热度高、 液面波动和拉速不稳定以 及对中间包的耐材 冲刷等原因 ， 冶金质量要 明显低 于同浇次的其它炉号。 1 试验方案 对 江阴兴 澄特 种钢 铁有 限公 司生 产 的某 一浇 次 的第一炉 GC r l 5轴 承钢进行取样 跟踪。具体生产 工 艺为 1 0 0 t E AF 一 1 0 0 t L F 一 1 0 0 t VD C C M一 连铸坯红送一步进式加热炉加热一连续轧机粗、 中、 精轧， 最终得到规格为 5 5 mm 的 G C r l 5棒料。具 体的 GC r 1 5熔炼成分如表 1所示 。 表 1 试验 G C r l 5轴承钢熔炼成分／ ％ C S i 删 Mn P ∞ S w Cr 0． 9 7 0 ．2 2 0． 36 0． 01 5 0． 0 03 1 ． 46 按第一炉钢水 约 1 1 0 t 计算 ， 去除坯料切头及 大包钢水余量 ， 可生产 1 O支连铸 坯， 相当于连铸每 一 流生产 2支坯。跟踪任一流上 的 2支坯 ， 按先后 次序轧成 5 5 mm 的棒材 ， 每支连铸坯可轧制 5支 棒材 ， 共 1 0支棒材 ， 依 次在前面 9支棒材的头部位 置各取一支料段 考虑到第 1 0支棒材对应的钢水在 中间包中与第二炉钢水开始部分混’ 浇在一起 ， 因此 不进行取样分析 。根据所取料段位置 ， 可大致推断 出这些料段所对应第一炉钢水 的吨位 ， 具体如表 2 所示 。 表 2各料段对应的第一炉钢水吨位 对上述 9支料段分别进行氧含量检测、 非金属 夹杂物电镜面扫 、 带状碳化物分析 ， 进而分析第一炉 钢水 的冶金质量变化情况。 2 试验 结果及分析 2 ． 1 氧含量检验 氧含量是衡量轴承钢质量 的一个关键指标 ， 国 内外的试验表明， 随着钢中氧含量的降低 ， 轴承钢的 疲劳寿命大 幅提高[ 2 ] 。因此， 对 上述 9支料段进行 氧含量检验 ， 从而分析第一炉钢水氧含量变化情况， 结 果如 图 1所示 。 ＼ g 图 l 连浇第一炉钢水氧含量 变化情况 收稿 日期 2 0 1 5 1 0 1 6 作者简介 陈敏 1 9 8 5 ～ ， 男 ， 工程师 。E - ma i l t t c h e n mi n 1 2 6 ． c o rn 2 2 现代冶金 第 4 3卷 从 图 1可 以看 出 ， 由于 中间包 内的二次 氧化 ， 头 炉钢水氧含量开始很 高， 达到 1 0 1 O 左 右， 但随 后 中间包内的二次氧化 的影响逐渐减小 ， 钢水氧含 量逐渐降低。特别是在约 7 0 t 钢水 以后 ， 氧含量基 本稳定在 6 ． 0 x 1 0 左右 ， 接近钢厂正常炉号 非第 一 炉 生产的 GC r l 5的氧含量水平 。 2 ． 2非金属 夹杂 物 电镜 面扫 关键 指标 。采用 AS P E X的 电子扫 描 显 微镜 对 上述 9支 试样进 行 夹杂 物 面 扫 。重 点 检 验 、 分 析 了对 轴 承使用 寿命影响较大的 AI Mg夹杂和氧化物夹杂 的直径分布情况 ， 部分试样检测结果如表 3所示。 从表 中数据可见， 由于头炉钢水对中间包耐材 的冲刷 、 液面波动不稳以及二次氧化的影响 ， 连浇第 一 炉前半部分的钢水纯净度差， Al Mg及氧化物夹 杂 数量 多 ， 并 出现尺寸 3 O肚 m 的大颗粒 夹杂 ， 但 到 非金属夹杂物水平也是衡量轴承钢质量的一个 第一炉钢水后半部分时， 夹杂物数量及尺寸逐步减 表 3 不同料段 的 AI Mg 和氧化物 夹杂 的直径分布统计数据 2 4 A1 - M g 1 2 4 4 O 9 O 24 4 3 2 1 0 x i d e s 2 0 5． 1 7 7 3 2 0 1 87 A1 一 M g 3 8 Oxi d e s 6 4． 7 6． 3 O 1 0 O O O O 0 小， 钢水纯净度逐步提高。 2 ． 3 带状碳 化 物检 测 轴承钢主要用于制作轴承套 圈和滚动体 ， 在使 用过程中受到多种应力作 用， 因此需要机械性 能均 匀， 而碳化物带状组织 的存在使轴承钢的机械性能 不均匀， 对轴承零件 的使用造成影 响[ 3 ] 。为分 析第 一 炉 钢水 的带状 碳 化 物 的 变化 情 况 ， 对 上述 9支 试 样各 取 5个碳 化物 带状 组 织试样 ， 并按 照 G B ／ T 1 8 2 5 4 2 0 0 2 高碳铬轴承钢 中的检测规则及评级标 准进行碳化物带状组织检验 ， 部分试样检测结果如 表 4所示 。 表 4不 同料 段 的碳 化 物 带 状 组织 级 别 从 表 中数据 可 以 看 出 ， 由于连 浇 第 一 炉 钢水 温 降大 ， 第一炉钢水上台温度高 ， 开始浇注时钢水过热 度高 ， 凝 固过程柱状晶产生快 ， 偏析严重， 带状碳化 物级别高。但随着浇注的进行 ， 中间包 内钢水过热 度开始 降低并趋 于稳 定 ， 带状碳 化 物级别 也逐渐 降低 。 3 结 论 对于 GC r l 5连浇第 一炉 钢水 ， 钢水 中的 氧含 量 逐渐降低 ， 并趋于稳定 ； 非金属夹杂物数量及尺寸逐 步减小， 钢水纯净度逐步提高； 碳化物带状组织级别 逐渐 降低 ， 钢材 偏 析情 况 逐 步 改 善。综 上 所 述 ， GC r l 5轴承 钢连浇 第一炉 钢水 的冶 金质 量随 着钢水 量的增加呈现逐步提高的趋势 。 参 考 文献 [ 1 ] 龚伟 ， 姜周华 ， 王博 ， 等．精 炼 渣对 轴承 钢氧含 量 和夹 杂物的影响[ A] ． 全国轴承钢第七届学术会议[ c ] ．昆 明 中国金属学会 ， 1 9 9 6 2 5 7 2 6 2 ． [ 2 ] 钟顺 思 ， 王昌生．轴承钢[ M] ．北京 冶金 工业 出版社 ， 2 00 0． [ 3 ] 余蕾 ， 徐 海霞．两 火材生产 G C r l 5热轧轴 承钢碳 化物 的控制[ J ] ． 黑龙江冶金 ， 2 0 1 3 ， 3 3 l 4 ～ 1 6 ．