[01772384]高铁用真空脱气轴承钢的开发研究

本项目来源于安徽省科技重大专项,以高速铁路机车用轴承钢为研究背景。高铁的高可靠性和高安全性运行对高铁轴承质量提出了严苛的要求。本项目以高铁用GCr15轴承钢为研究对象,采用BOF→LF→RH→CC的转炉长流程冶炼生产工艺,研究了高铁用轴承钢在生产过程中质量控制的关键难点和重点,形成了高铁用轴承钢冶金过程的关键技术集成。本研究围绕此目标,通过实验室研究、热态模拟实验、工业试验等手段展开相关研究工作。 通过对轴承钢在转炉冶炼生产全过程的研究分析,以提高钢液的纯净度为目标,建立了转炉冶炼过程保碳、脱磷、控温的“C-P-T”协同控制工艺模型,并应用于轴承钢冶炼生产,结果表明,转炉出钢终点钢中磷含量能够稳定控制在0.01%以下,终点钢中碳含量稳定控制在0.30%左右,终点钢中平均溶解氧含量为0.0114%,终点钢液温度稳定控制在1620℃~1630℃;终点钢液碳、磷、温度三者同时命中目标的炉次占比达到了76.67%,钢液纯净度得到大幅提升。 通过对精炼过程中超低氧控制工艺进行研究,揭示了轴承钢精炼过程渣-金间氧的传输规律;基于实验室研究和工业生产验证相结合的方式,研制出了能够悬浮于渣-金界面的新型复合脱氧剂。生产实践表明,精炼顶渣中∑（FeO+MnO）含量可以稳定控制在0.48%左右,钢中T.[O]含量控制在5.5×10-6~8.5×10-6;超低氧控制工艺能够有效地降低炉渣的氧化性,隔绝空气对钢液的二次氧化行为,稳定钢中总氧含量,减少后续浇注过程絮流现象的产生,提高轴承钢的连浇炉数和产品质量。 通过研究分析轴承钢铸坯的凝固过程及其宏观偏析的形成原因,针对370mm×480mm断面大方坯,提出采用两级电磁搅拌与轻压下协同作用控制技术来消除或改善铸坯的宏观偏析问题,验证了总压下量达到15mm及分配比为3.5mm-4mm-4mm-3.5mm四道次压下工艺,轴承钢铸坯中心碳偏析度控制在1.01~1.04之间,宏观偏析得到大幅改善。 上述关键技术改进实施后,生产出的GCr15轴承钢实物产品质量明显提升。钢中w[T.O]≤6×10-6,钢材中非金属夹杂物和脱碳层及碳化物不均匀性均达到了国标规定的特级优质高碳铬轴承钢标准要求,初轧铸坯中心疏松小于0.5级,中心偏析小于1.0级,未见白亮带、缩孔、裂纹和气泡等低倍缺陷。 通过对高铁用轴承钢冶金过程关键技术进行详细、深入研究,实现了对高铁用轴承钢产品质量的有效控制,实物质量达到了相关文献所列举的时速250km/h及以上的高铁轴承使用要求。