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1、第23卷第1期2002年2月特殊钢SPECIALSTEELVol.23.No.1 February 2002 49 LF+VD精炼工艺对齿轮钢氧含量的影响赵振刚 郑灿舜 纪 明 金永哲(北满特殊钢股份有限公司,齐齐哈尔161041)EffectofLF+VDRefiningProcessonOxygenContentinGearSteelZhaoZhenggang,ZhengCanshun,JiMingandJinYongzhe(BeimanSpecialSteelCoLtd,Qiqihaer161041)近年来,我国引进的国外高标准汽车齿轮用钢,具有窄淬透性带、细晶粒度、高纯净度等特点。国外

2、标准对这些齿轮钢的钢中氧含量有严格要求,一般O 20 10,达到纯净钢或超纯净钢水平。为提高钢液纯净度降低氧含量,满足技术标准要求,故对影响钢中氧含量的因素进行了分析研究。试验钢种为Cr Mo、Mn Cr、Cr Ni Mo和Cr Ni等系列。试验钢种先经30tEBT电炉初炼,再转到40tLF+VD钢包炉进行加热、成分微调、真空脱气、钢包喂线后,浇注成3.15t钢锭。1 精炼工艺与氧含量的关系1.1 精炼渣系对氧含量的影响对降氧而言,高碱度炉渣应是精炼时的首选渣系,但由于其熔点高、成渣慢且流动性差,易造成卷渣。因此不宜采用高碱度精炼渣。试验时采用CaO SiO2 Al2O3渣系,该渣系具有成渣快

3、、熔点低、吸附夹杂物能力强等特点。通过试验认为,该渣系成分控制在CaO38%42%、SiO215%20%、Al2O314%18%、MgO5%8%范围内,所生产的钢种氧含量 18 10。1.2 真空度和真空保持时间对氧含量的影响从热力学上讲随着系统压力的降低,碳的脱氧能力提高,当PCO降到101.325Pa时,碳脱氧曲线移至铝脱氧曲线之下,表明这时碳的脱氧能力比铝还强。在生产实践中,钢液在真空下用碳脱氧后,其残存的氧含量总是大于计算的平衡值。这是因为21-6-6钢液同各种氧化物接触的条件下,碳不仅使钢液脱氧,还能使氧化物还原,如发生(SiO2)!Si+O反应。在真空处理时,采用真空度在1.33k

4、Pa以下保持1015min的精炼工艺。抽真空时,通过用摄像镜头对钢液观察看到,当真空度在6.7kPa以上时,熔池比较平静,在6.7kPa以下时,钢液反应激烈。随着真空保持时间的增加熔池逐渐平静。表明钢中的气体含量逐渐降低,如继续延长保持时间,造成温降过大,真空精炼后升温,造成钢液二次氧化。从统计结果看,40tVD钢包精炼炉真空精炼过程,平均温降为3.5 min,平均精炼时间25min。因此,在温度#1660时进行真空精炼,真空度在1.33kPa以下保持1015min,满足了钢-6中氧含量 20 10的要求。图1为在1.33kPa下真空处理保持时间与钢中氧含量的关系。1.3 吹Ar制度对氧含量的

5、影响北满特钢40tLF+VD钢包炉的单位搅拌功率为6570W t,在精炼初期采用较大的吹Ar强度,在抽真空时,随着真空度的提高,搅拌功率增大,Ar气流量相应减少。精炼新型齿轮钢Ar气供给制度为:精炼初期为100150L min,真空精炼时5080L min,真空精炼后3050L min。实践表明吹Ar参数的合理选择是保证钢液质量的措施之一。1.4 钢中AlS含量对氧含量的影响在生产中,要求真空精炼前必须保证白渣精炼,使钢中氧降到 40 10以下,真空精炼后, -6-650特殊钢 第23卷1.5 精炼过程钢中氧含量的变化初炼钢水出钢时,采用硅、铝沉淀脱氧;在LF位加热时,用Fe Si粉和Al粉进

6、行扩散脱氧,是降低钢中氧含量的先决条件。真空精炼前预先将钢中游离氧降到一定范围才能有效地发挥其后的真空精炼作用。随着脱氧剂的加入,脱氧产物不断生成,在Ar气搅拌条件下,有充分时间和条件上浮去除。2 新型齿轮钢的纯净度通过对影响钢中氧含量工艺参数的控制,使新型汽车齿轮钢的纯净度达到较高水平(表1)。 从表1可见,我公司生产的新型齿轮钢的纯净度达到了国外纯净钢的水平,但是钢中氧含量并不很低,这主要是因为新型齿轮钢对钢材的淬透性带要求非常窄,一般 7HRC,为保证淬透性带的要求,真空精炼后,进行成分微调,从而对钢液产生不同程度的污染,使钢中氧含量偏高。表1 新型齿轮钢的纯净度Table1 Clean

7、linessofNewGearSteel检验批次135O 10-6钢中氧含量的要求。真空精炼后,保持钢中一定的AlS含量,一方面可以使钢中的氧进一步降低和防止钢液的二次氧化;另一方面,通过控制钢中AlS在一定范围内,为获得细晶粒度组织打下了基础。当AlS#0.020%时,钢中氧含量明显降低,当AlS#0.040%时,氧含量变化趋缓。在生产中,采用钢包喂线技术,通过向钢包内喂入一定数量的Al线,使钢中AlS含量稳定地控制在0.020%0.040%之间,平均0.032%(图2)。这不仅满足了新型齿轮钢对钢中铝含量的要求,同时也为进一步降低钢中氧含量提供了保证。注:分子为波动范围,分母为平均值。3 结论通过对精炼炉渣成分、真空度、真空保持时间、钢中AlS含量和精炼各期吹Ar制度的有效控制,北满特钢生产的新型齿轮钢钢中氧含量平均-6达到17.94 10,满足了技术条件的要求并达到了国外纯净钢标准水平。参考文献赵振刚,男,36岁,工程师。从事新型汽车钢工艺质量研图2 钢中AlS含量与氧含量关系Fig.2 RelationshipbetweenAlScontentandoxygencontentinsteel收稿日期:2001 09 12究工作。

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