转炉生产GCr15轴承钢的纯净度分析

本钢采用转炉、精炼（LF+RH）、矩形坯连铸的工艺生产GCr15轴承钢。在各炼钢工序阶段取样检测非金属夹杂物在数量、形态、成分上的变化，分析GCr15轴承钢的纯净度。现在日本住友、德国TYSSEN和日本川崎制铁公司先后开发了应用铁水经转炉冶炼GCr15轴承钢的生产工艺，并配合LF钢包精练和RH真空处理工艺提高钢水的纯净度生产GCr15轴承钢。本钢拥有优良的矿产资源，各种有害杂质都很低，为生产精品钢材提供了保证。本钢在2005年在炼钢厂新建一台四流矩形坯连铸机，现已经成功试生产了GCr15轴承钢。为了解GCr15轴承钢在冶炼的各个阶段的纯净度，分别在转炉、LF精炼后、RH真空处理后、中包、连铸坯取样，分析非金属夹杂物的状态。1.GCr15轴承钢的冶炼工艺工艺路线：铁水预处理→转炉冶炼→LF钢包精练→RH真空循环脱气→矩形坯连铸。2.GCr15轴承钢冶炼过程钢材纯净度分析2.1转炉冶炼后非金属夹杂物状态转炉冶炼后，在钢水中取样分析非金属夹杂物的状态：分布比较集中，存在较多的大尺寸簇群状非金属夹杂物，少数大尺寸块状非金属夹杂物。簇群状成分是Al2O3-SiO2，块状夹杂物成分是CaO-Al2O3。转炉冶炼采用全铁装入及单渣冶炼法，出钢过程中加入石灰、精炼渣对钢包顶渣进行改质处理。通过夹杂物的检测，非金属夹杂物的尺寸都比较大，处理得不是十分完善。2.2LF钢包精炼后非金属夹杂物状态LF钢包精炼后，在钢水中取样分析非金属夹杂物的状态：分散分布，少量簇群状非金属夹杂物，个别大尺寸球状非金属夹杂物。簇群状成分是CaO-Al2O3，球状夹杂物成分是CaO-Al2O3-MgO，其中的Zr元素是从取样器中带来的。根据定氧值应用造“白渣”工艺调节，精炼后夹杂物有变化，簇群状非金属夹杂物尺寸明显减小，但是由于脱氧产物和炉渣作用生成的复合非金属夹杂物尺寸较大。精炼过程的夹杂物控制需要提高。2.3RH真空循环脱气后非金属夹杂物状态RH真空循环脱气后，在钢水中取样分析非金属夹杂物的状态：分散分布，主要以小尺寸非金属夹杂物为主，极个别较大尺寸块状非金属夹杂物。较大尺寸夹杂物的成分是CaO-Al2O3，占多数的小尺寸球状夹杂物成分是Al2O3-MgO-SiO2-CaS。这个阶段未发现簇群状的夹杂物，但是由于存在15.8μm左右的夹杂物说明在精炼阶段钢水的处理需要提高。2.4中包钢水中非金属夹杂物状态中包钢水中取样分析非金属夹杂物的状态：分散分布，少量小尺寸簇群状非金属夹杂物，多数都是小尺寸的球状夹杂物。小尺寸非金属夹杂物的成分是Al2O3-MgO-CaO-K2O，这里检测到的小尺寸簇群状夹杂物是取样过程中造成的，它在晶粒之间的空隙形成的。3.矩形坯中非金属夹杂物的定量金相分析在矩形坯的不同厚度处分析非金属夹杂物的状态。分别在矩形坯距上表面10mm、1/4厚度处、中心、3/4厚度处取样，然后采用500倍下100个取样视场统计非金属夹杂物的数量、尺寸。从铸坯上可以看到非金属夹杂物属分散分布，尺寸都比较小。非金属夹杂物的成分Al2O3-MgO-SiO2-CaS及TiO组成的复合夹杂物。4.结论1．钢材在冶炼过程中，钢水的纯净度是在不断的提高。2．通过对各个工序非金属夹杂物的分析，主要夹杂物的成分构成主要是Al2O3-MgO-CaO。非金属夹杂物的总体数量比较少，总体尺寸以10μm以下的小尺寸夹杂物为主；存在个别的大尺寸夹杂物，成分以Al2O3为主。说明夹杂物的尺寸控制水平还要提高，同时脱氧后的处理需要进一步调整。3．由于存在极少数的K2O，这是由于少量保护渣留在钢液中所致，钢水在冶炼过程中需要注意对保护渣的控制。