【新刊速览】​卢春光：GCr15SiMn轴承钢中大尺寸TiN生成与控制

以西宁特钢EAF→LF→VD→IC工艺路线生产GCr15SiMn轴承钢为研究背景，采用矿物解离分析仪、夹杂物自动分析系统、化学分析及X射线荧光光谱仪等检测手段与热力学计算相结合的方法，研究了铸锭中大尺寸TiN夹杂物的析出机理，分析了冶炼阶段钢液中钛含量增加的原因，并提出了相应的改进工艺。通过对轴承钢中残余钛、氮含量的热力学计算，发现大尺寸TiN主要是在凝固过程中析出和长大，降低冶炼过程中钛含量是控制TiN生成的主要途径。对原工艺冶炼过程钛含量变化进行分析，钢液中钛增量主要发生在EAF出钢→LF结束阶段，其中52%钛增量来自于炉渣。为了避免炉渣中钛进入钢液，借助于七元炉渣CaO-SiO ₂ -MgO-FeO-Al ₂ O ₃ -MnO-TiO ₂ 与钢液之间平衡的钛分配比(LTi)模型，计算了铝含量和炉渣中CaO含量对LTi 的影响，预测了最佳的平衡炉渣成分。结果表明，适当降低铝含量和炉渣中CaO含量可以提高渣-钢之间的钛分配比，降低钢液的钛含量；当铝质量分数为0.015%～0.025%、CaO质量分数为50%～55%时，其他炉渣组元的最佳成分(质量分数)为18%～24% Al ₂ O ₃ 和12%～17% SiO ₂ 。此外，定量描述了不同LTi条件下EAF下渣量与LF终点钛含量的关系。最后，采用“低炉渣碱度、低铝含量以及严格控制电炉下渣量”的改进措施进行了优化试验，优化后冶炼终点钛质量分数可控制在小于0.002 0%，铸锭TiN平均数密度可由原工艺的2.09个/mm ² 降低至0.73个/mm ² ，且TiN尺寸几乎都小于10 μm。