盾构机主轴承圆柱滚子用轴承钢中钛夹杂析出与控制

作     者：杨雯蕊 薛正良 田浩 肖爱平 刘东明 徐光 YANG Wenrui;XUE Zhengliang;TIAN Hao;XIAO Aiping;LIU Dongming;XU Guang

作者机构：武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室湖北武汉430081 大冶特殊钢股份有限公司研究院湖北黄石435001 

出 版 物：《炼钢》 (Steelmaking)

年 卷 期：2025年第41卷第1期

页      面：74-85页

学科分类：080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

基　　金：2023年湖北省重大攻关项目(JD)(2023BAA019) 

主　　题：盾构机主轴承 GCr15轴承钢 模铸 TiN夹杂 Ti(C_(x)N_(1-x))夹杂 

摘      要：采用热力学和动力学方法研究了轴承钢GCr15凝固过程中溶质元素偏析、钛夹杂析出规律及影响钛夹杂长大的因素。研究表明:1)GCr15钢在凝固过程中Ti(C_(x)N_(1-x))先于TiN在凝固前沿的固液两相区析出,降低钢液初始Ti、N含量均能推迟Ti(C_(x)N_(1-x))在凝固前沿的析出。Ti(C_(x)N_(1-x))夹杂中的x值随w(Ti)_(0)下降而下降,但随w(N)_(0)下降而升高。2)凝固冷却速率对GCr15钢中Ti、N元素的凝固偏析影响不大,但对钛夹杂的长大影响显著。随着钢液初始Ti、N含量下降,钛夹杂凝固析出推迟,尺寸变小。采用70 t EAF→EBT→LF→RH→IC(模铸)工艺生产轴承钢GCr15大钢锭,从30 t GCr15钢锭经热锻/轧成的Ф75 mm圆棒上取样,w(T.O)、w(Ti)和w(N)分别为0.0007%、0.0010%、0.0019%。光学显微镜下检测到的钛夹杂是呈土红色的碳氮化钛夹杂;扫描电镜下观察到钢中钛夹杂形状不规则,钛夹杂最大尺寸17.4μm,平均尺寸为9.2μm,这与大吨位模铸锭冷却速率小有关。对大钢锭模铸而言,严格控制各工序钢水增Ti量和增N量,降低钢液中Ti、N含量,推迟钛夹杂在凝固过程中的析出是控制盾构机主轴承圆柱滚子用轴承钢GCr15产品钛夹杂尺寸的有效措施。