弹簧钢生产中的夹杂物控制

出现危及材料疲劳性能的大颗粒不变形夹杂物【 ’ ］ 在炼钢温度下， 铝脱氧的速度远远大干其熔化和扩
增刊
薛正良等 弹彼钢生产中的夹杂物控制
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散的速度。 因此， 用铝终脱氧时在钢掖中局部富铝的
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以使析出的夹杂物在热轧温度下具有塑性。首先在
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区 域析出 单体顺粒比 较大的Ａ２： １ ０ 夹杂物是不可避 免的。 根据数模预测川， 有效去除５ 户 为了 。 ｍ以下的 Ａ：， Ｉ 夹杂， ０ 最佳的吹氢气泡尺寸应分布在 。５ ．￣２ ｍ ｍ之间。 前的Ｌ 精炼条件下， 在目 Ｆ 透气砖底吹氢 产生的气泡尺寸在 １￣２ ｍ 。因此， ０ ０ ｍ 在钢包精炼 过程中 大量地去除粒径小于５ 尸 。 ｍ的Ａ刃， Ｉ 夹杂是 十分困难的【 Ｊ 川。 本研究工作旨 在使夹杂物无害化， 即使夹杂物 细化和软化。 具体措施是通过合金化控制和二次精 炼控制， 使钢中强脱氧元素的含量控制在适宜范围，
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实验室条件下 进行研究， 然后与重庆特殊钢公司合 作进行工 业生产试 钢种为ｓ Ｅ ２ 。 验， Ａ ９６ ０ ２ 热力学计算 ２１ 合 ・ 金化过程中析出的夹杂物组成 弹簧钢Ｓ ９６ 用硅铁和锰铁合金化时， Ｅ ２。 Ａ 合金
第 ３ 卷 增刊 ５
２０００年 ９月
钢
铁
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弹簧钢生产中的夹杂物控制
薛正良 李正邦 张家雯
（ 钢铁研究总院）
甘朝福 王 玉 李胜顺 李 琦
（ 重庆特殊钢公司）
摘 要 为避免钥液脱氧和冷凝过程中析出大顺粒不变形夹杂物， 开展了一系列试验研究。首先根据钢 渣、 钢一 夹杂物之间建立的局部平衡关系进行了 热力学计算； 其次， 在实验室条件下研究了 精炼渣性质对钢中强脱 氧元素的形晌； 最后进行了工业试验， 通过合金化控制和合成渣精炼控制将钢中强脱氧元素含量控制在适当 的范围。用扫描电镜、 能谱仪和图象分析仪脸验了热轧棒材中夹杂物的性质和分布。结果表明当弹簧钢 Ｓ Ｅ ２０ Ａ ９６ 中酸溶铝降到００１ ． ５％以下时， ０ 钢中的夹杂物主要是热轧过程中己延伸成长条状的硫化物和硅酸
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图 ２ １２ Ｋ时钢液中钙和铝含量对 ８３ Ｓ Ｅ ０ 脱氧产物组成的影响 Ａ 能６
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钢
铁
第 ３ ５卷
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１． 扮 １目
４ 伪 分 ２ ５
３ 精炼渣对钢中强脱饭元案的影响 将含酸溶铝 。。６ ．。 ７％的钢样置 于 尹８ ３ ５ ｘ８ ｍ ｍ的Ｍｇ ｏ峪涡中， 用碳管炉加热钢样， ８３ 在１２ Ｋ 时对钢样进行二次精炼。 每次称取钢样８ ９预熔 ０ 、 合成渣４ ９反应时间４ ｍ 。 ０ ， ０ ｉ 分析反应后试样中 ｎ 酸溶铝和全氧含量的变化， 和图 ５ 图４ 为试验结果。 若将含酸溶铝 。。 ２％、 。ｏ ８肠的钢样 ，０ １ 钙 ．０ 用组成为ＣＯ ５ ２ ３ Ａ，。 ％， ｇ ， ａ ／１ ２ ， Ｉ ７ Ｍ ＯＳ５％． ０． ０ Ｃ Ｆ４％的预熔精炼渣精炼， ａ２ 测定的结果见图 ６
系中Ｍ ｏ和５ ： 活度值ａ 。 、代入方 ｎ １ 的 ０ 晰 和“ ： 程
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５ 和（ ， （） ６）计算出Ｓ Ｅ ２。 Ａ ｇ６ 合金化后钢中析出的夹 杂物的组成为分布在图 １ 的影阴区。
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图 Ｉ Ｓ Ｅ ２ 合金化后析出的夹杂物组成（８ Ｋ时的计算值） Ａ ９翻 １２ ３
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关性词
弹赞钢
夹杂物控制
疲劳性能
二次精炼
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２２ 钢液冷凝过程中析出的夹杂物组成 ． 钢液冷凝过程中析出的夹杂物组成主要取决于 精炼后钢液中强脱氧元素的相对含量。可能存在的 脱氧反应如下：
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元素硅和锰将同时参与脱氧反应， 即： ［ｉ ＋ ２０］ １ 〔 ２、 Ｓｊ 〔 ＝５ ． ０
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元素间相互作用系数 ‘ 和 帐取 自文献［〕 。 １ ７， １２ Ｋ时缺乏的数据近似用１７ Ｋ时的数据代 ８３ ８３ 替。 按公式 １ 王 ［ 计算Ｍｎ １ ８３ ９ 大＝ 日 １ 〕 和５ 在１２ Ｋ时 的活度系数分别为几。 １． 一 ２０。由公式 ＝。９ ｆ ． ｓ ３
（） ４ 可导出：
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１２ Ｋ时按反应（） ９析出的夹杂物组成 ８３ ７一（） 与 钢液中 钙和铝浓度或活度的关系见图２
２３ 合余化后钢中的残钥含量Ｌ ． ， ］
１ 前言
疲劳断裂是弹簧材料最主要的失效方式， 钢中 存在的大颗粒不变形夹杂物是造成材料疲劳断裂的 主要根源 传统的炼钢工艺用铝终脱氧， 若将钢中酸 溶铝量控制在 。０ ．３％－００ ．５％， 钢中的氧几乎都
转变成Ａ２， 因 炼钢脱氧的实质是夹杂物的去 １ 。 此， ０ 除问 现代炼钢技术将钢中全氧量降到００１ 题 ．００％ 以下在技术上已不存在困难， 但这并不能避免钢中
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