超低氧特殊钢中非金属夹杂物研究

用于制作轴承、弹簧、齿轮、传动轴等机械设备零部件的特殊钢，要求具备优良的抗疲劳破坏性能，必须对钢中非金属夹杂物严格控制，包括夹杂物数量、尺寸、性能等。20世纪80年代日本山阳特殊钢公司发现将轴承钢w(O)降低至超低含量范围(0.0004%～0.0007%)，可以大幅提高轴承疲劳寿命。其后十几年里，降低氧含量一直是轴承钢等特殊钢冶金质量的控制重点。 北京科技大学的学者针对超低氧含量特殊钢中大型非金属夹杂物问题开展了相关工业试验和实验室研究，研究结果表明:1)当钢液w(T.O)低于(13～15)×10-6后，通过LF精炼进一步降低钢液总氧和夹杂物含量变得困难。而ＲH真空精炼在钢液超低氧含量条件下则具有非常强的进一步降氧和去除夹杂物的能力，将RH精炼时间延长至33min左右，钢液w(T.O)降至4.7×10-6，尺寸1.5μm以上夹杂物数量减少至1.77个/mm2。2)超低氧特殊钢中夹杂物在钢液二次精炼过程会经历“Al2O3→MgO-Al2O3→CaO-MgO-Al2O3→CaO-Al2O3”转变，其中Al2O3向MgO-Al2O3系夹杂物转变是由于钢液[Mg]与Al2O3夹杂物的反应，而[Mg]主要来源于[Al]还原钢包包衬MgO的反应。3)在w(T.O)=5.9×10-6的特殊钢连铸圆坯试样中检测到尺寸100～330μm的大型簇群状CaO-MgO-Al2O3系夹杂物，构成簇群的微小颗粒与钢液中微小夹杂物类似，表明是在连铸过程由钢液中微小夹杂物聚合而成。4)经过RH精炼，钢中夹杂物绝大多数已转变为液态CaO-Al2O3系夹杂物，而连铸过程发生的二次氧化，会将钢中夹杂物转变为高熔点的CaO-Al2O3系、MgO-Al2O3系或CaO-MgO-Al2O3系固态夹杂物，固态夹杂物更易聚合为大型夹杂物，因此在超低氧特殊钢生产中必须非常严格地控制二次氧化。 (来源：炼钢)