91精品人妻互换日韩精品久久影视|又粗又大的网站激情文学制服91|亚州A∨无码片中文字慕鲁丝片区|jizz中国无码91麻豆精品福利|午夜成人AA婷婷五月天精品|素人AV在线国产高清不卡片|尤物精品视频影院91日韩|亚洲精品18国产精品闷骚

                     作者 陳濤

1 前言

我國(guó)滲碳齒輪鋼系列的主打鋼種，一直沿用鋼水精煉還原期加鈦鐵進(jìn)行鈦合金化的工藝，很難穩(wěn)定和準(zhǔn)確地控制成品鋼水鈦含量是這一工藝的最大缺點(diǎn)。精確控制鋼水成分，是保證2OCrMnTi齒輪鋼具有高浸透性和實(shí)現(xiàn)浸透性窄帶控制的關(guān)鍵。因此研究新的鈦鐵加入工藝，穩(wěn)定、提高鈦鐵回收率成為試制2OCrMnTi的迫切任務(wù)。

2 喂Ti線試驗(yàn)

2．1 鈦在鋼中的作用機(jī)理

鈦屬縮小奧氏體相區(qū)元素fll，在實(shí)際淬火溫度880±5 ℃下，鋼中未熔TiC不但降低奧氏體中的有效碳含量，且在淬火時(shí)促進(jìn)奧氏體分解，減少了奧氏體中的有效碳含量，降低鋼的淬硬性和淬透性。

鈦是強(qiáng)碳、氮化物形成元素，TiC要達(dá)到1 000 qC以上方能熔解，TiN不熔解。通常，鋼中加入Ti主要是利用形成的TiC、TiN以去除基體中的C、N間隙原子，以改善鋼的塑性和韌性，或是利用鈦析出相在高溫下的穩(wěn)定性抑制鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度升高，以細(xì)化晶粒。

 研究表明含鈦鋼中的析出相可能有，TiN、TiC、TiS、Ti4C2S2及MnS等。

 利用Ti析出物計(jì)算模型對(duì)2OCrMnTi標(biāo)準(zhǔn)成分鋼計(jì)算表明，平衡條件下，該成分鋼由1350冷卻至?xí)r，Ti C2S2析出量是TiC Nh的兩倍，而且硫是強(qiáng)烈的晶界偏析元素，因而在晶界處Ti C2S2的熱力學(xué)趨勢(shì)將遠(yuǎn)大于TiC Nh。同時(shí)由于晶界中存在著大量位錯(cuò)、空位等結(jié)構(gòu)缺陷，降低了形核自由能，所以易在晶界處析出Ti C2S：相。MnS的脫溶析出由于Ti的加入明顯受到抑制。其數(shù)量相差近兩個(gè)數(shù)量級(jí)。熱力學(xué)模型計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究均表明含鈦鋼高溫冷卻過程中脫溶析出的相主要為TiC N。一Ti C2S：MnS等粒子。且Ti C2S：易在晶界處脫溶析出降低了鋼在奧氏體區(qū)的高溫塑性。

含Ti鋼電解夾雜分析結(jié)果見表1。

表1 含Tj鋼電解夾雜分析結(jié)果 ％

高溫加熱時(shí)，隨鈦含量增加，晶粒粗化溫度增加，鈦含量為0．04％時(shí)，晶粒粗化溫度提高到1050℃左右。

可見，隨鈦含量增加，鈦夾雜數(shù)量增加，鈦含量超過0．03％時(shí)，鈦夾雜數(shù)量明顯增多。TiN粒子粗大，會(huì)導(dǎo)致鑄坯在鍛軋過程中產(chǎn)生縱裂，在以后加工及使用時(shí)，也易造成淬火裂紋，降低疲勞壽命。在0．O5％Ti的情況下，鈦夾雜占夾雜物總量的4．58％。鈦含量低，鈦夾雜數(shù)量甚微，可使鋼的強(qiáng)度和耐疲勞性能提高。20C~nTi鋼在用鋁1 kg／t鋼終脫氧時(shí)，含0．02％Ti時(shí)就可獲得細(xì)晶組織(平均晶粒度為8級(jí)左右)，即滿足技術(shù)條件要求。

鋼廠的實(shí)踐也證明了這一點(diǎn) 。2OCrMnTi鋼所含的合金元素中，碳對(duì)鋼的淬透性和抗拉強(qiáng)度的影響最顯著，其次是鈦。從128爐20CrMnTi鋼的統(tǒng)計(jì)計(jì)算可以看出，鈦含量對(duì)鋼的淬透性和抗拉強(qiáng)度影響較大，且為負(fù)的影響，即鈦含量高時(shí)，鋼的抗拉強(qiáng)度下降，而鋼的抗拉強(qiáng)度與疲勞極限之間大致存在著直線關(guān)系。

從提高鋼的強(qiáng)度和疲勞極限的角度考慮，在保證技術(shù)條件要求的前提下， 應(yīng)盡可能按20CrMnTi鋼下限控制鈦含量，這樣即能達(dá)到控制晶粒度，減少夾雜，提高鋼質(zhì)的目的，又可降低成本。

2．2 試驗(yàn)設(shè)備及參數(shù)

試驗(yàn)工藝路線：LD(80 t)煉鋼一脫氧合金化一LF精煉一鋼包喂Al線一鋼包喂]ri線一鋼包喂CaSi線一軟吹一矩形坯鑄機(jī)全保護(hù)澆注合金包芯線喂線機(jī)采用首鋼三煉鋼廠自行改造的在線喂絲機(jī)，變頻、無級(jí)調(diào)速。適應(yīng)芯線最大直徑~13 mm。喂線速度可實(shí)現(xiàn)0-40 m／s無極可調(diào)。試驗(yàn)用Ti鐵合金包芯線成分及粉重見表2

2．3 鋼包喂Ti線影響因素

影響鈦回收率的主要因素有喂線速度、喂鈦線前鋼水溫度、爐渣堿度和喂線前鋼水氧含量。喂線速度是影響鈦鐵合金收得率的關(guān)鍵因素，且與鈦回收率呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。喂線速度過快，鋼包中鋼水翻騰、裸露，增加鈦的氧化，鈦的回收率降低；喂線速度過慢，鈦線不能很快深入鋼包下部，增加了鈦在鋼包上層的氧化。并且鈦成分難均勻。若增加底吹時(shí)間，反而增加了鋼水裸露的機(jī)會(huì)，同樣降低的鈦的回收率。

一般來說，金屬元素隨著溫度的升高，被氧化的現(xiàn)象加劇，鈦在高溫下很容易氧化，所以，鋼水溫度提高，將降低鈦的回收率。實(shí)踐表明，喂Ti線前合適的鋼水溫度為1625℃左右。

鈦是一種強(qiáng)脫氧劑，所以鋼水的脫氧程度和脫氧后鋼水的氧化性對(duì)鈦收得率有很大影響。因此，控制鋼渣氧化性及高堿度以及合適的鋼水氧活度是保證穩(wěn)定的鈦回收率的關(guān)鍵。相關(guān)文獻(xiàn) 認(rèn)為，喂線前鋼水氧含量應(yīng)小于20~10-6。

鋼液攪拌為合金芯線的傳質(zhì)和擴(kuò)散提供了良好的動(dòng)力學(xué)條件。采用鋼包底吹氬，可保證芯線在達(dá)到包底時(shí)即熔化。為了使加入的合金在較短時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散均勻，采用底吹氬攪拌。

2．4 試驗(yàn)關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)

2．4．1 鋼水目標(biāo)Ti含量由前述可知，從提高鋼的強(qiáng)度和疲勞極限的角度考慮，在保證技術(shù)條件要求的前提下，應(yīng)盡可能按20CrMnTi鋼下限控制鈦含量。但實(shí)際生產(chǎn)中鋼水溫度與氧活度必須控制在合理范圍，并且考慮到轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)20CrMnTi齒輪鋼Ni、Cu等殘余元素含量低，鋼水的二次、三次氧化等， 因此， 設(shè)計(jì)20CrMnTi鋼精煉喂線目標(biāo)Ti含量為0．06％～0．08％ ，以保證有足夠的Ti相析出細(xì)化晶粒。

2．4-2 鋼包喂Ti線速度 研究表明閽：喂入線端部的最佳喂人深度在鋼包底上方100-200 mm，取均值可得喂線速度的計(jì)算公式如下：

我們對(duì)大冶鋼廠60 t鋼包喂入鋁線的熔化時(shí)間進(jìn)行了計(jì)算，表明鋼液溫度在1500℃～1600℃時(shí)芯線熔化時(shí)間為0．9-1．0 s。首鋼公稱容量80 t鋼包深3．22 m ，綜合考慮喂線時(shí)間對(duì)精煉周期的影響，設(shè)計(jì)喂線速度為3．0-5．0 m／s。

2_4-3 鋼包喂]ri線前鋼水氧活度 20CrMnTi鋼用鋁1 kg／t鋼終脫氧，鋼水氧活度控制與加鈦鐵工藝相同，皆不大于10~10 。

2．4．4 鋼包喂Ti線氬氣流量 表示氣泡對(duì)鋼液攪拌能力的大小的參數(shù)稱為能量耗散率。

因此，喂線后吹氬3-4 min可滿足工藝要求。

2．4．5 喂鈦線對(duì)鋼水其它成分的影響 表3示出了鋼水量按8O t、Ti收得率70％計(jì)算出的]ri線喂入量對(duì)鋼水其它元素含量的影響�？梢姡�除Si外，對(duì)其它元素含量影響很小，見表3。

2．5 試驗(yàn)結(jié)果及分析

鋼包喂鈦線前后渣(FeO+MnO％)的變化情況見圖1。

合金芯線直接進(jìn)入鋼液合金化，有極少部分成為脫氧劑，鋼液氧活度與渣中FeO+MnO存在一定分配

關(guān)系，喂線后鋼水氧活度降低，但渣中FeO、MnO向鋼液中擴(kuò)散較慢。因此，喂線前后渣中FeO+MnO變化極小，這就充分體現(xiàn)喂線技術(shù)在易氧化元素的微合金化方面具有其它加入方式不可比擬的優(yōu)越性。

鋼包喂Ti合金芯線試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表4�？梢�，各項(xiàng)工藝參數(shù)設(shè)計(jì)合理，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定控制鋼中鈦含量

的目標(biāo)。

表5對(duì)兩種合金化工藝生產(chǎn)的20CrMn11i鋼的力學(xué)性能進(jìn)行了對(duì)比，喂線合金化工藝對(duì)鋼的力學(xué)性能無不良影響。

本次試驗(yàn)鋼的淬透性檢驗(yàn)情況見圖2。J9處帶寬為5HRC，達(dá)到了過去加TiFe工藝時(shí)的最好水平。

2．6 經(jīng)濟(jì)效益分析

本次試驗(yàn)中鈦回收率平均為72％ ，比LF 加鈦鐵合金化工藝提高10％以上,效益可觀。

3 結(jié)論

3．1 鋼包喂Ti合金包芯線合適的可控工藝參數(shù)為：

喂線速度4 m／s，鋼水溫度1 610 ℃，鋼水氧活度不大于lOx10 ，喂線后吹氬3～4 rain。鋼包喂鈦線可應(yīng)用于大生產(chǎn)批量試制含Ti齒輪鋼種。

3．2 鋼包喂Ti線技術(shù)生產(chǎn)的20CrMnTi齒輪鋼，各項(xiàng)力學(xué)性能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求和用戶要求。

3-3 鋼包喂Ti鐵合金線，相比加TiFe工藝可提高收得率10％以上。

在LF還原制度不變，爐渣渣系不變的情況下，應(yīng)用喂線技術(shù)改變鈦合金加入方式，減少了影響鈦含量的不可控因素，達(dá)到了提高鈦收得率，穩(wěn)定鋼中鈦含量的目的。