汽车用特殊钢冶金技术讲座1

杂； E类：氮化物类夹杂。
•每单位因子降低相当于108次循环疲劳强度降低125MPa
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T[O]含量影响
•轴承接触疲劳寿命与 •T[O]含量的关系
•Proceedings of the 6th International •Iron and Steel Congress, 1990, •Nagoya, p.640
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吹炼过程[S]变化
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带入硫量分析
❖ 回硫主要来自废钢和铁水脱 硫渣；
❖ 石灰带入的硫量很少。
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许多钢厂石灰硫含量过高
•国内某厂渣料成分
石灰带入硫量：
❖ 第1炉；0.036％； ❖ 第2炉：0.037％； ❖ 第3炉：0.034％。
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❖ 日本爱知製鋼产8～16英 寸齿轮，淬透性带宽1.5 HRC。
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齿轮钢关键冶金技术
❖ 窄成分精确控制技术；
❖ 超低氧钢（≤15ppm）生 产技术；
❖ 非金属夹杂物(晶界氧化物、 硫化物）控制技术；
❖ 高均质连铸坯生产技术； ❖ 中心偏析控制技术。
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新日铁产汽车用非调质钢成分
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❖ 窄成分精确控制技术；
非调质钢关键冶金技术 ❖ 超低氧钢生产技术；
❖ 非金属夹杂物控制技术；
❖ 较高S含量钢（改善切削性 能）成分控制及铸坯缺陷 防止技术；
❖ 中心偏析控制技术。
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❖ 采用CaO-CaF2-CaC2系 脱硫剂；
❖ 脱硫剂作用时间长； ❖ 大约12min脱硫反应可基本
达到平衡； ❖ 脱硫处理时间较喷粉工艺缩
短5min； ❖ 脱硫效率提高20－35％左
右。
•T. Ueki, et al., The 10th Japan-China Symposium on •Science and Technology of Iron and Steel, 2004, p116
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非调质钢
❖ 锻造后不再经调质热处理；
❖ 用于汽车曲轴、连杆、转向节 等；
❖ 由最初的铁素体＋珠光体型发 展到贝氏体、马氏体型；
❖ 目前采用最多的是改进的铁素 体＋珠光体型。
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铁素体－珠光体型非调质钢（Thyssen）
•（1）
•[1] E.T. Turkdogan, Fundamentals of Steelmaking, The Institute of Materials, • The University Press, Cambridge, UK, 1996
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（S.P.） 因子推导
（S.P.）测定结果
•60％CaO-10％SiO2 •-30％Al2O3
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NKK福山厂250吨LF炉生产极低硫钢([S]<5ppm)
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真空喷粉脱硫
1. 铁水预处理－BOF－LF－RH－CC工艺：
v 炉外精炼时间长（80～100min）； v 钢水温降大； v [N]含量增加。
❖ 提高轮齿的弯曲疲劳强度、 齿面强度等；
❖ 弯曲疲劳损伤易发生在表面 硬化不足区和晶界弱化区；
❖ 齿轮钢表面渗碳层的性能是 影响轮齿弯曲疲劳强度的主 要因素。
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齿轮钢的疲劳强度
❖ 淬透性带性能； ❖ 氧含量低； ❖ 无网状硫化物； ❖ 晶粒细小均匀； ❖ 合金成分设计。
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比搅拌功率的比较
•6～7min后压力即可 降低至1Torr以下。
•Proceedings of the 6th International Iron and Steel Congress, 1990, Nagoya, p.611
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美国（Cr－Ni－Mo系列）：
SAE8615、SAE8620
法国（Cr－Ni系和Cr－Mo系列）：
19CN5、20CD4、27CD4、30CD4
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日本爱知製鋼公司生产的齿轮钢
[S]：≤10ppm；
[P]：≤0.01%(出钢挡渣)
≤0.005%(出钢脱
磷）。
❖ 阀门弹簧钢丝钢中非金属 夹杂物塑性化技术；
❖ 连铸坯中心偏析控制技术。
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二、特殊钢的超低硫冶炼技术
❖ 钢种：
❖ 齿轮钢、弹簧钢；
❖ 关键技术：
❖ 铁水脱硫预处理； ❖ 转炉炼钢抑制回硫； ❖ 超低硫精炼（LF、RH、V
－KIP）。
•Proceedings of the 6th International Iron and Steel Congress, 1990, Nagoya, p.640
2. 铁水预处理－BOF－真空喷粉精炼－CC工艺：
v 精炼时间短（～40min）； v 同时进行脱硫、脱氢、脱氮； v 温降小； v [S]可以脱除至3～5ppm。
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V－KIP（君津280t）工艺
•Proceedings of the 6th International Iron and Steel Congress, 1990, Nagoya, p.611
❖ 对性能要求突出体现在 长寿命、低噪音和无振 动等方面；
❖ 轴承的破坏主要为滚动 接触疲劳破坏。
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非金属夹杂物对轴承钢疲劳性能的影响
夹杂物类型：
A类：硫化物夹杂； B类：Al2O3类夹杂； C类：硅酸盐类夹杂； D类：钙铝酸盐类夹
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铁水脱硫预处理
•铁水喷镁脱硫预处理
1. 应用：
❖ 中国普遍采用； ❖ 日、韩不采用； ❖ 欧洲少量采用。
2. 优点：
❖ 脱硫效率高； ❖ 脱硫剂耗量低； ❖ 温降小。
3. 缺点：
❖ 扒渣难； ❖ 转炉回硫量大。
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一些新建钢厂转向KR铁水脱硫
•Proceedings of the 6th International Iron and Steel Congress, 1990, Nagoya, p.611
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炉渣组成控制
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炉渣组成控制
•Proceedings of the 6th International Iron and Steel Congress, 1990, Nagoya, p.611
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轴承钢冶金质量要求
No
❖ 超低氧含量(≤8ppm)； ❖ 低Ti含量(≤15ppm)； ❖ 夹杂物控制(B,D,E类夹杂
物) ； ❖ 中心偏析控制。
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齿轮钢
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❖ 提高强度； ❖ 减小体积； ❖ 耐弯曲疲劳； ❖ 耐磨损； ❖ 高的尺寸精度。
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石灰硫含量的影响
炼钢石灰用量 脱硫处理渣量
脱硫渣[S] 废钢加入量
废钢[S] 铁水量 铁水[S]
45kg/t 3kg/t 4.3％ 100kg 0.04％ 1000kg 0.007％
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LF精炼脱硫渣系
•(CaO)+2/3[Al]+[S]=(CaS)+1/3(Al2O3) • △G＝－31487－67.53T [1]
汽车用特殊钢冶金技术讲座1
KR脱硫与喷粉脱硫的比较
•岩田勝吉，转炉炼钢节能技术研讨会，中国钢铁工业协会，2005年6月，莱芜
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KR脱硫与喷粉脱硫的比较
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•T. Ueki, et al., The 10th Japan-China Symposium on Science and Technology of Iron and Steel, 2004, p116
•Proceedings of the 6th International Iron and Steel Congress, 1990, Nagoya, p.640
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齿轮钢窄成分控制
[C]
[Si] [Mn]
[S]
[Cr] [Mo]
[Al]
0.009 0.01 0.02 0.0015 0.019 0.006 0.0048
❖ 钢液初始[H]低于3ppm 时，V－KIP脱氢效果不 如RH；
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KR脱硫与喷粉脱硫的比较
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•T. Ueki, et al., The 10th Japan-China Symposium on Science and Technology of Iron and Steel, 2004, p116