陈志钦超低氧弹簧钢冶炼工艺技术研究

超低氧弹簧钢冶炼工艺技术研究陈志钦北京科技大学分类号：____________密级：______________ＵＤＣ：____________单位代码：______________北京科技大学硕士学位论文论文题目：超低氧弹簧钢冶炼工艺技术研究学号：_________________________作者：_________________________专业名称：_________________________2007年03月12日陈志钦公开１０００８钢铁冶金S20040313TF762+.5北京科技大学硕士学位论文论文题目：作者：_________________________指导教师：单位：协助指导教师：单位：单位：论文提交日期：2007年03月12日学位授予单位：北京科技大学王新华教授北京科技大学超低氧弹簧钢冶炼工艺技术研究陈志钦超低氧弹簧钢冶炼工艺技术研究RefiningTechnologicResearchofUltra-lowOxygenSpringSteel研究生姓名：陈志钦指导教师姓名：王新华北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083，中国Candidate：ChenZhi-qinSupervisor：WangXin-huaSchoolofMetallurgicalandEcologicalEngeeringUniversityofScienceandTechnologyBeijing30XueyuanRoad，HaidianDistrictBeijing100083，P.R.CHINA北京科技大学硕士学位论文-1-独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得北京科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名：___________日期：____________关于论文使用授权的说明本人完全了解北京科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵循此规定）签名：___________导师签名：___________日期：____________北京科技大学硕士学位论文-2-摘要弹簧在承受周期性交变应力（拉、弯、压、扭、冲击等）时，疲劳破坏是主要破坏形式[1]。而皮下脆性夹杂和点状不变形夹杂物作为疲劳裂纹源，昀终导致弹簧断裂所造成的弹簧失效已成为弹簧破损昀主要的原因之一[2]。为了满足汽车减重、安全的要求，延长汽车用弹簧的寿命，提高弹簧的性能具有重要意义。本课题研究的目的是，对60Si2Mn弹簧钢改进生产工艺，采用Al强脱氧，配合LF、VD工序中渣钢精炼，生产出T.O含量在10ppm以下的超低氧钢，并降低其他元素如S的含量。为了消除或减轻钢中夹杂物对钢材质量的影响，提高弹簧性能，延长弹簧使用寿命，主要是减少铝终脱氧制度下，钢中残存的高硬度脆性Al2O3夹杂。研究表明，采用Al深脱氧，精炼时结合硅钙预熔复合渣对60Si2Mn合金弹簧钢进行渣钢精炼生产超低氧钢，可以使钢中总氧在10ppm以下，夹杂物和其他元素如P、S也显著降低。超低氧弹簧钢精炼过程的关键在于造高碱度、高还原性渣、铝直接脱氧加强炉渣扩散脱氧、高温下稳定的包衬材料、强搅拌。转炉出钢后钢水包内炉渣T.Fe含量降低至1.2%左右、炉渣碱度控制在5～7之间比较有利于降低钢中T.O含量和减少夹杂。采取双渣操作，渣中的SiO2比较低，便于造高碱度炉渣。减少转炉出钢时Si、Mn合金的加入量，把合金的成分调节任务更多的交给了LF，这主要是为了保证精炼渣的高碱度，另外，由于LF中后期钢水的氧活度已经非常低，所以此时加入合金能保证其高而稳定的收得率，对钢水成分的窄波动成分控制也有利。试验证明对降低钢中T.O非常有用，得到的钢水氧含量在10ppm。在目前首钢的工艺条件下，结合国外先进的冶炼技术，对LF、VD提出了针对性的改进措施：建议使用铝脱氧技术提高酸溶铝含量；进一步降低钢液中总氧的含量，提高脱氧强度，昀终使总氧含量降低到10ppm；LF炉精炼时，控制顶渣碱度，增加Ar搅拌流量，从而减少夹杂物；增加精炼时间，使钢中的夹杂物得到充分上浮。采用以上措施和建议后，钢中的夹杂物得到了有效的控制，夹杂物主要是球状的CaO-Al2O3系夹杂物和纺锤形的MnS系夹杂物，大多数的夹杂物尺寸也控制在5μm左右，钢中的总氧含量降低到10ppm左右。关键词：弹簧钢，夹杂物，二次精炼，脱氧北京科技大学硕士学位论文-3-RefiningTechnologicResearchofUltra-lowOxygenSpringSteelAbstractUndertheperiodicchangingstress(pull,bend,press,wrest,impact),fatiguebrokenisthemaindestroymodeofthespring.Aswherethefatiguecrackrise,thesubcutaneousbrittleinclusionsandspottedstatenon-deformableinclusionsarethemaincausationthatcausethebreakageofthespringandleadtoinactivation.Inordertoreducetheweightandfufillthesaftyrequirement,theurgentaffairsisimprovingthequalityandextendingtheservicelifeofthespring.Basedonthecurrent60Si2Mnspringsteel,thetaskofthisitemisimprovingtheproductiontechnics,adoptingstrongde-oxidationbyaluminum,coorperatewithslag-steelrefiningofLFandVD,producingsuper-lowoxygensteelhasT.Olessthan10ppm,andreducingotherelementsasS.Intheinterestofeliminateorreducetheaffectionofnon-metallicinclusionstothesteelquality,improvethecapability,prolongtheservicelife,themainmeasureisreducinghighrigidity,brittleAl2O3inclusionsthatleftoverbytraditionalaluminalde-oxidationmethod.TheinvestigationshowstheT.Oof60Si2Mnalloyspringsteelcanbelowerdto10ppmbystrongAlde-oxidationandadoptcalciumsiliconpremeltingrefiningslag,theinclusionsandotherelementsasP,Swillreduceddramaticly.Thekeyfactorofrefiningultra-lowoxygenspringsteelisforminghighbasicity,lowSiO2contentslag,directlyaluminumde-oxidation,strengtheningdiffusede-oxidation,lowSiO2contentlining,andintensivestirring.LowingslagT.FecontentafterBOFtappingto1.2%andslagbasicitybetween5~7arefavorableforlowingsteelT.Ocontentandreducingslag.Adoptingdoubleslagprocessing,willlowertheslagSiO2content.ReducingtheSi,MnalloyadditionduringBOFtapping,handingoverthealloycontentadjustmenttasktoLF,inordertogainhighbasicityattheearlystageofrefining.AndtheverylowoxygenactivityatthefinalLFstagecanensureastatealloyyieldandlittlesteelcontentfluctuation.TheresultshowsgoodforloweringthesteelT.Oto10ppm.UnderthecurrenttechnicsofSHOUGANGGROUP,combiningadvancedrefiningtechnicinandoutcountry,bringforwardameliorationmethodofLF,VD:adoptingaluminalde-oxidationtoincreasethealuminacontentofthesteel,reducetheT.O,increasede-oxidationintentsion,lowertheT.Oto10ppmatlast;controlthebascityoftheLFtopslag,increaseArstirringfluxtoreduceinclusion;increaserefiningtimefortheinclusiontoriseup.北京科技大学硕士学位论文-4-Non-metallicinclusionsarecontrolledeffectively,inclusionsbecomeglobalCaO-Al2O3andfusiformMnSinclusion,mostoftheinclusions’diameterisbelow5μm,andtheT.Oofthesteelisunder10ppm.KeyWords：springsteel,inclusion,secondaryrefining,de-oxidation北京科技大学硕士学位论文-1-目录摘要..................................................................................................................................1Abstract.....................................................................................................................................3引言..................................................................................................................................11文献综述..............................................................................................................................21.1弹簧钢简介.....