钢中T.O反应着钢中夹杂物的总体水平,因此T.O低则会相应延长齿轮的疲劳寿命,高质量齿轮的一般要求氧含量控制在20ppm以下。控制和减少钢中氧化铝等高熔点、高硬度氧化物,提高钢水纯净度,是生产中的主要任务之一。
1)钢液终点碳控制
齿轮钢脱氧首先要精确控制电炉出钢时钢中碳含量,以稳定初始氧含量。根据碳氧积,出钢碳含量决定了出钢时溶解氧的含量。可以适当提高电炉出钢碳含量来降低出钢时的氧含量,减轻了后面精炼的负担。齿轮钢由于要求碳含量低,就增加了脱氧的难度,常常出现过氧化现象,加重精炼脱氧负担,还会增加铁损、脱氧剂消耗。所以,适当增加终点碳含量,可以减轻钢液过氧化,有利于脱气、去夹杂,能够有效降低钢中气体含量。
2)钢中铝含量控制
Al是一种强脱氧元素,钢中酸溶铝的增加能够有效的降低钢中溶解氧的存在。电炉出钢时,根据钢中氧含量,尽可能一次性加足铝,使钢液中的溶解氧和铝能够反应生成大尺寸Al2O3簇状夹杂,在到达精炼位前,钢液中的簇状Al2O3长大、上浮、排除。在精炼位,可以采用喂铝线的方式对钢液进行深脱氧,进一步降低氧含量。铝脱氧结束后,还要排除钢液中脱氧生成的Al2O3,可以在精炼过程中通过智能吹氩来实现。要适当控制氩气流量,不能造成钢液裸露。文献认为:精炼后氧含量很大程度上受出钢钢水氧含量的影响,出钢时加合金或铝块脱氧来降低氧含量已被普遍接受。铝脱氧后的部分产物会呈针状并逐渐长大,但这些夹杂在4分钟内会有75%~85%上浮去除。
3)高碱度精炼渣系
精炼渣系除需要满足脱氧的要求,还要有脱硫、埋弧造渣、吸附夹杂物等作用。在氧含量低的情况下,适当提高炉渣碱度,不仅可以降低钢中平衡氧含量,还可以提高渣钢中硫的分配比。陈天明、杨素波、王新华研究认为:精炼炉渣碱度对T[O]有重要影响,控制炉渣CaO/SiO2在3.0~8.5范围时,随着炉渣碱度增加,精炼结束时钢水T [O]含量逐渐降低;但如果碱度超过8.5,其对钢水T[O]的影响变将变的得不再显著。文献研究认为:具有较好脱氧能力的渣系,炉渣中的CaO/SiO2应大于1,比值越高,脱氧速度越快。但是精炼渣的碱度也不应过高,如果碱度5.0,精炼渣熔点变高,成渣变慢,炉渣流动性也会变差,同样影响脱氧和脱硫的效果。因此,不建议采用过高碱度精炼渣。
4)夹杂物变性处理
在齿轮钢生产过程中,Al脱氧后经常使用Al2O3变性技术,将高熔点的Al2O3转变成低熔点复合夹杂物,并通过合理的搅拌工艺促进夹杂物上浮排出。精炼炉深脱氧后,细小的铝酸盐夹杂物数量增加,钢液的可浇性降低,在浇注过程中易发生水口结瘤。因此,在出钢前,应根据钢中酸溶铝含量喂入适量硅钙线进行变性处理,形成低熔点钙铝酸盐,改善钢液流动性,防止水口结瘤。
5)VD真空精炼
钢中氧含量随真空度的降低而降低,延长真空时间有利于钢液何总气体排出,促进夹杂物聚集长大、上浮去除。
6)全封闭无氧化保护浇注。
连铸过程增加的氧,可能来自空气、与耐火材料或保护渣。采用全程无氧化保护浇注,可以有效防止钢液二次氧化。加入中间包专用覆盖剂可以使钢液隔绝空气,减少钢液的二次氧化,避免Al2O3夹杂生成。
——本文摘自论文文献综述