GCr15轴承钢LF精炼终点MgO·Al2O3夹杂的形成机理
2021-06-25雷家柳王秀敏赵栋楠徐英杰
材料与冶金学报 2021年2期
雷家柳,杨 玲,王秀敏,赵栋楠,徐英杰
(1.湖北理工学院 材料科学与工程学院,湖北 黄石 435003;2.湖北省黄石市产品质量监督检验所,湖北 黄石 435001)
轴承钢被誉为“高端装备的关节”,在重大装备、风力发电、高铁动车及航空航天等领域得到了广泛应用[1-2].其中使用量最多的是以GCr15为代表的高碳铬轴承钢系列.随着各行业的高速发展,用户对轴承钢质量的要求也不断提升,尤其是在疲劳强度和冲击韧性方面.目前,国内轴承钢的冶炼多采用Al强脱氧,使用高碱度精炼渣进行精炼,将轴承钢中全氧质量分数脱至极低水平.但在实际生产过程中,依旧存在影响轴承钢疲劳强度和冲击韧性的镁铝尖晶石、钙铝酸盐等Ds类氧化物夹杂[3-5].国际标准ISO 4967—2013中明确规定,直径超过13 μm的圆形或近圆形的Ds类夹杂的危害性最大[6].瑞典的SKF公司早在2005年便开始提高了对轴承钢中夹杂物的控制要求.我国从2016年开始提高了高碳铬轴承钢中夹杂物的控制标准,提出了在先进的轴承钢生产工艺中Ds类夹杂的控制问题[7].因此,Ds类夹杂的控制对先进轴承钢的性能提升至关重要.关于Ds类夹杂的形成原因,有研究表明80%的Ds类夹杂的形核核心都是MgO·Al2O3,周围被铝酸钙或硫化物包裹[8].国外示踪试验表明,钢中大颗粒的Ds类夹杂主要来源于精炼过程中钢渣反应形成的MgO·Al2O3或CaO-MgO-Al2O3夹杂[9].此外,MgO·Al2O3夹杂还会导致浸入式水口结瘤,影响钢液流动,甚至结瘤物还会剥落,从而被凝固坯壳捕捉,严重影响铸坯表面质量.因此,MgO·Al2O3的形……
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