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齿轮钢20CrMoH脱硫的热力学研究

 第44卷 第1期 2009年1月

钢铁

Iron and Steel

 Vol.44,No.1

J anuary  2009

齿轮钢20CrMo H 脱硫的热力学研究

王 郢1, 郭 佳2, 杨 文1, 景财良1, 王新华1

(1.北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083; 2.北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083)

摘 要:采用LD 2L F 2R H 2CC 的工艺路线,出钢采用Al 脱氧,造高碱度低氧化性精炼渣,生产高品质汽车用齿轮钢

20CrMo H 。使用KT H 模型和推导硫分配比公式对生产过程的硫容量和硫的分配比进行了计算,将预测与实测的

硫分配比进行对比;并对整个精炼过程的脱硫效果进行了分析。关键词:齿轮钢;脱硫;硫容量;硫分配比

中图分类号:TF762+15  文献标识码:A   文章编号:04492749X (2009)0120036204

Thermodynamics of Desulphurization of G ear Steel 20CrMo H

WAN G Y ing 1, GUO Jia 2, YAN G Wen 1, J IN G Cai 2liang 1, WAN G Xin 2hua 1

(1.Metallurgical and E cological Engineering School ,University of Science and T echnology Beijing ,Beijing 100083,China ;2.Material Science and Engineering School ,University of Science and Technology Beijing ,Beijing 100083,China )Abstract :Route of LD 2L F 2R H 2CC is adopted to produce high quality gear steel 20CrMo H.During tapping ,the bath is deoxidized by aluminium ,and high basicity and low oxidability slag is made to refine the molten steel.The sul 2phide capacity and sulphur distribution of slag during were calculated using KT H model and Turkdogan ’s formula respectively ,and then compared with measured values.The desulphurization efficiency during refining is analyzed.K ey w ords :gear steel ;desulphurization ;sulphide capacity ;sulphur distribution

基金项目:973新一代钢铁材料重大基础研究资助项目(2004C13619106)作者简介:王 郢(19792),男,博士生;  E 2m ail :wymail888@/doc/54f17d4ff12d2af90242e654.html ;  修订日期:2008205218

  硫对钢材疲劳性能的影响比较复杂[1],必须和氧含量关联讨论,在高氧含量条件下,随硫含量的增加钢材的寿命先提高再下降,而在低氧条件下,随着硫含量的增加钢材寿命值降低;另外,钢中硫会降低齿轮的强度和冲击韧性,在高使用应力条件下造成齿根变形;而且对于汽车变速箱等不易拆卸的设备来说,其齿轮的寿命关系到整台设备的寿命,这些因素比硫对切削加工成本的降低更重要。因此,对于高纯净度的齿轮钢,降低钢中硫含量是必要的。

目前关于高硫(w [S ]=0.02%~0.03%)齿轮钢的精炼工艺及钢中硫的控制研究较多[2,3],对低氧低硫钢的脱硫研究较少。国内某厂对超低氧齿轮钢进行了试验生产,采用Al 、Si 、Mn 复合脱氧,并使用高碱度低氧化性渣进行渣钢精炼。本文使用KT H 模型和推导硫分配比公式对生产过程的硫容

量和硫的分配比进行了计算,将预测与实测的硫分配比进行对比;并对整个精炼过程的脱硫效果进行了研究。

1 工厂试验和研究方法

试验共进行4炉,工艺路线为LD 2L F 2R H 2CC 。转炉双渣操作,出钢严格挡渣并留钢操作;出钢时采

用Al 强脱氧,配合SiMn 脱氧;出钢脱氧的同时加入适量活性石灰,以便于迅速造高碱度低氧化性渣进行渣钢精炼;L F 要求供电10min 后形成白渣,

精炼过程向渣中撒Al 粒及电石进行扩散脱氧,要求精炼过程炉渣碱度控制在5以上;R H 真空处理要求在200Pa 下保持20min 以上,进一步脱气及去除钢中夹杂物,真空处理后喂CaSi 线,软吹后进行浇铸。

对一个浇次4炉钢的各个生产工艺环节采用特制的取样器提取钢水样及渣样。对每个钢样及渣样进行化学成分分析。采用成分分析结果进行计算及对比分析。

2 理论背景

2.1 硫容量的计算

硫容量的定义有渣气硫容量C S 和渣铁硫容量

C S ′,两者可以通过公式(1)进行换算。两种硫容量

的定义都只与炉渣的成分和温度有关,表征炉渣容纳或吸收硫的能力大小,相比之下,渣气硫容量容易在实验室测得,而渣铁硫容量更方便应用于实际生产中的炉渣脱硫能力的评价。比较经典的硫容量的计算模型有R.W.Y oung 光学碱度模型[4],KT H

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