硅鋇處理對軸承鋼大型球狀夾雜(Ds)的影響*

杜佳美 王日紅 許加陸 劉憲民(中天

鋼鐵集團有限公司)

硅鋇處理對軸承鋼大型球狀夾雜(Ds)的影響*

杜佳美 王日紅 許加陸 劉憲民(中天

鋼鐵集團有限公司)

為防止軸承鋼產生大型球狀夾雜，所以對軸承對鋼中的鈣含量有嚴格的控制要求。為解決軸承鋼連鑄過程的水口堵塞問題，不少鋼廠采用真空后喂硅鋇線對鋼水進行夾雜物變性處理。但通過兩種工藝條件下(有硅鋇和無硅鋇處理)形成的大型球狀夾雜的電鏡分析發現，硅鋇處理對大型球狀夾雜的形成有促進作用，在喂線后的軟吹過程中鋇夾雜上浮并不充分。

軸承鋼 硅鋇處理 大型球狀夾雜

0 前言

大型球狀夾雜(Ds)會顯著降低軸承鋼的疲勞壽命，SKF和GB/T18254標準對此都有嚴格的控制要求。各鋼廠在解決連鑄水口的結瘤問題時是嚴格禁止采用鈣處理的辦法，不少鋼廠根據鋇夾雜上浮速度快的特點，采用真空處理后喂入硅鋇線的辦法來解決鋼水的流動性問題。實踐證明喂入硅鋇線能解決軸承鋼的流動性問題，但鋇夾雜的上浮速度到底有多快，鋇處理后鋇在鋼中的殘留，鋇處理過程對球狀夾雜的形成有無促進作用，對成品材的夾雜物評級有多大影響等，缺少定性和定量的分析。筆者在軸承鋼生產實踐中，通過對夾雜物的電鏡分析發現，硅鋇處理對大型球狀夾雜的形成有促進作用，而且在現有的硅鋇處理后的軟吹條件下鋇夾雜在鋼中仍有明顯的殘留，并顯著影響軸承鋼高倍夾雜(特別是Ds)的評級。

1 試驗

1.1 試驗目的及內容

通過試驗對比分析軸承鋼真空處理后采用硅鋇處理對大型球狀夾雜形成的影響。試驗內容如下:

1)90 t電爐生產軸承鋼采用VD處理后喂入硅鋇線150 m/爐～200 m/爐。

2)連鑄坯軋制成棒材后取高倍試樣，對大型球狀夾雜(Ds)進行評級。

3)對所取試樣中發現的大顆粒球狀夾雜進行成份分析，研究夾雜形成并長大的原因。

1.2 試驗條件

煉鋼工藝流程:90 t EAF(脫碳、脫磷、合金化)→90 t LF(造渣、脫氧、脫硫)→85 t VD(0.5乇保持20 min VD后喂入硅鋇線)→軟吹30 min→220 mm×260 mm弧形連鑄機。

軋鋼工藝流程:連鑄坯熱送入爐→高壓水除磷→連續軋機軋制→鋸切→冷床→緩冷坑→精整修磨。

蔡司掃描電鏡EVO18及牛津能譜儀分析。

1.3 試驗方法

取幾個樣品在制樣后拋光(未經腐蝕)在金相顯微鏡上觀察及查看夾雜物等級，將試樣在掃面電鏡及能譜儀下進行分析，通過二次電子及背散射的模式分別對夾雜物的形貌和成分觀察、對比，分析化學成分和元素的面掃描。

2 試驗結果及分析

2.1 硅鋇處理工藝的對比試驗

不加硅鋇工藝:真空后不再喂入硅鋇線，直接軟吹后上連鑄。

加硅鋇工藝:真空后喂入硅鋇線150 m，軟吹35 min后上連鑄。

兩種工藝條件高倍夾雜評級結果對比見表1。

表1 兩種工藝條件高倍夾雜評級結果對比

2.2 D類及Ds類夾雜物的掃描電鏡分析

軸承鋼添加硅鋇線的爐號為(491－498、155－163)與未添加硅鋇線的爐號為(499－501、164)，對其D類及Ds類夾雜物做掃描電鏡及能譜儀分析，各試樣具體分析如下:

試樣一:未喂硅鋇線爐號 500，D類(直徑11μm)背散射夾雜物放大5000倍，夾雜物形貌如圖1所示，夾雜物成分組成見表2。

圖1 試樣一未喂硅鋇線(爐號500)

?

試樣二:未喂硅鋇線爐號499 D類(直徑7μm)背散射夾雜物放大5000倍，夾雜物形貌如圖2所示，夾雜物成分組成見表3。

圖2 試樣二未喂硅鋇線(爐號499)

試樣三:喂硅鋇線爐號497，Ds(直徑13μm)夾雜物背散射放大3000倍，夾雜物形貌如圖3所示，夾雜物成分見表4。

圖3 試樣三喂硅鋇線(爐號497)

表4 按化合物百分比顯示的結果%

試樣四:喂硅鋇線爐號156，Ds(1.0級、直徑19μm)，夾雜物成分組成見表5。

表5 按化合物百分比顯示的結果 %

3 試驗結果分析

1)根據以上試驗結果分析，鋼中的 Al、Mg、Ca對Ds夾雜的形成有很大的促進作用。鋁的作用是還原爐渣或鋼包襯中的MgO形成的Mg進入鋼水，從而與鋼中的Al2O3結合成MgO Al2O3，鈣的作用是與鋼中 Al2O3結合成 CaO Al2O3，在 Al、Mg、Ca 的綜合作用下形成復合的Ca－Al－Mg－O復合態夾雜或形成獨立的鈣鋁酸鹽、鋁鎂酸鹽。

2)從所分析的喂入硅鋇爐號的五個試樣的夾雜組成可以看出，夾雜 以 MgO、Al2O3、CaO、BaO為主要成份，形成了 MgO、Al2O3、CaO、BaO 四元的復合鹽或三元復合的鈣鋇鋁鹽、鎂鋇鋁鹽 ，BaO成份的存在并占有相當比例的事實說明Ba與Al、Mg、Ca元素一樣對Ds夾雜的形成同樣有很大的促進作用。同時也說明鋇夾雜在鋼水中的上浮受到一定條件的限制，在一定條件(現有工藝條件)下并未能得到充分徹底的上浮，所形成的復合夾雜在鋼水中仍有相當比例的殘留。

4 結論

1)根據兩種不同工藝的高倍評級對比，喂入硅鋇工藝對軸承鋼成品的高倍Ds評級有顯著影響。

2)鋇元素在解決水口結瘤方面有良好的效果，但同時鋇元素對點狀大型夾雜的形成有促進作用，從這一點看軸承鋼不宜采用硅鋇處理。

3)硅鋇處理爐號的D類夾雜和大型Ds夾雜中均發現鋇元素的存在，說明鋇夾雜在鋼中有明顯的殘留、其在鋼水中的上浮并不充分。

4)夾雜表面吸附有CaS夾雜、制樣過程的磨樣產生的FeO對分析結果有一定的影響。另外由于試驗爐數及所取樣數量的限制對結論的準確性有一定影響，有必要進一步加大試驗爐數和采樣數。

［1］張麗麗，石英.硅鋇鈣合金中硅、鋇、鈣的連續測定.冶金分析，2003，23(5):78 －79.

［2］肖青安.硅鋇鋁合金用于煉鋼脫氧的探討.鋼鐵，1996，31(8):16－18 27

INFLUENCE OF SI－BA TREATMENT ON LARGE GLOBULAR INCLUSIONS(DS)IN BEARING STEEL

Du Jiamei Wang Rihong Xu Jialu Liu Xinmin
(Technology Center of Zenith Steel Group Co.，Ltd)

To prevent formation of large globular inclusions in bearing steel，calcium content in molten steel was strictly limited.In order to resolve nozzle clogging in continual casting process，many steel plants used Si－ Ba wire feeding inclusion modification for molten steel after vacuum treatment，Through analyzing large globular inclusions by SEM in two kinds of process，Si－ Ba treatment and Non Si－ Ba treatment，we found that Si－ Ba treatment could promote the formation of large globular inclusions，and the floating of Ba － inclusions was insufficiency during soft stirring after wire feeding.

bearing steel Si－Ba treatment large globular inclusions

2012—4—11