CN102634732A

CN102634732A - 一种高碳铬轴承钢的冶炼方法

Info

Publication number: CN102634732A
Application number: CN2011100380149A
Authority: CN
Inventors: 江成斌; 顾家强; 徐传兵; 刘军占; 刘明华; 罗辉
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baosteel Special Steel Co Ltd
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2031-02-15
Also published as: CN102634732B

Abstract

一种高碳铬轴承钢的冶炼方法，采用精炼过程钛含量控制、精炼换渣和弱搅拌加碳化稻壳对渣系和夹杂物控制，以解决钢中非金属夹杂物中B类非金属夹杂物分布和聚集现象。包括：EAF炉配料控制熔清[S]≤0.030％；EAF炉出钢严禁氧化渣流入钢包，使用低Ti合金；LF炉在线渣样分析(进LF炉分析1、吊包前)，LF炉毕倒渣前根据渣样分析使用矽石控制低碱度渣，碱度2.0～3.0；VD炉真空处理毕在线渣样分析，定氢力争≤1.5ppm，不得＞2.0ppm；VD炉真空处理毕合盖弱搅拌15～20分钟；模铸采用“FZ-2”保护渣，浇毕加进口发热剂。根据本发明，经发蓝断口试验测量，钢中低倍夹杂的含量≤2.5mm/dm2长度，单个夹杂的最大长度≤3mm；B类夹杂物粗系评级≤1.0。

Description

一种高碳铬轴承钢的冶炼方法

技术领域

本发明涉及冶金行业合金结构钢的冶炼技术，尤其是，本发明涉及一种高碳铬轴承钢的冶炼方法，所述高碳铬轴承钢指钢种主要成份为[C]0.90％～1.05％-[Mn]0.60％～080％-[Si]0.20％～0.40％-[Cr]1.65％～1.95％-[Mo]0.40％～0.50％轴承钢。属黑色金属材料制造加工技术领域。

背景技术

关于高碳铬轴承钢：[C]0.90％～1.05％-[Mn]0.60％～080％-[Si]0.20％～0.40％-[Cr]1.65％～1.95％-[Mo]0.40％～0.50％轴承钢是常用、典型的一种高碳铬轴承钢。主要用于风电轴承钢轴套材料用钢。其钢种的非金属夹杂物的形态和尺寸、残余元素含量等作为纯净度的关键指标高于同类轴承钢，且成份有别于公司其他钢种，所以一旦发生成份脱格等质量问题无法进行改制。

作为上述主要用于风电轴承钢轴套材料用钢常用、典型的一种高碳铬轴承钢的主要化学成分应符合如下的规定：

[C]0.90％～1.05％，[Mn]0.60％～080％，[S]≤0.015％，[Si]0.20％～0.40％，[Cr]1.65％～1.95％，[Mo]0.40％～0.50％，[O]≤15ppm，[Ti]≤30ppm

非金属夹杂物要求：

1、发蓝断口试验测量，低倍夹杂的含量不应超过2.5mm/dm2长度(截面)，单个夹杂的最大长度不应超过3mm(轴向)。

2、夹杂物级别不应超过下列下表的规定：

通过查阅资料，国内轴承钢生产厂家目前尚无生产[C]0.90％～1.05％-[Mn]0.60％～080％-[Si]0.20％～0.40％-[Cr]1.65％～1.95％-[Mo]0.40％～0.50％轴承钢的信息。

国外企业在生产该轴承钢的具体工艺可能与国内的生产工艺方法不同，主要表现在真空脱气设备使用RH炉，目前仅知芬兰ovako(skf)的轴承钢生产工艺流程类似。从国内同行相关文献来看在解决此类问题时，主要还是从冶炼工艺着手，通过改变脱氧剂和脱氧方法来改善钢中的Al和O的含量，以降低夹杂物的数量。但是，采用这种方法对解决钢中非金属夹杂物中B类非金属夹杂物分布和聚集现象，效果不明显。

已有相关专利情况：

申请号86107281的“一种高纯度轴承钢炉外精炼方法”；

申请号01132236.5“一种超纯高碳铬轴承钢的生产方法”；

申请号02112241.5“小方坯连铸轴承钢的生产方法”。

以上3个发明专利主要采用电炉低钛化、造低碱度还原渣和纯铝进行脱氧，主要还是从冶炼工艺着手，通过改变脱氧剂和脱氧方法来改善钢中的Al和O的含量，以降低夹杂物的数量。但是，采用这种方法对解决钢中非金属夹杂物中B类非金属夹杂物分布和聚集现象，效果不明显。

发明内容

为克服上述问题，本发明目的在于：提供一种高碳铬轴承钢的冶炼方法，该方法采用精炼过程钛含量控制、精炼换渣和弱搅拌加碳化稻壳对渣系和夹杂物控制，以解决钢中非金属夹杂物中B类非金属夹杂物分布和聚集现象。根据本发明的方法，经发蓝断口试验测量，钢中低倍夹杂的含量≤2.5mm/dm2长度，单个夹杂的最大长度≤3mm；B类夹杂物粗系评级≤1.0。

本发明的一种高碳铬轴承钢的冶炼方法技术方案如下：

一种高碳铬轴承钢的冶炼方法，所述方法包括如下工序：配料→电炉EAF+精炼LF+真空冶炼VD→浇铸→钢锭→锻造，其特征在于，

在EAF工序中：

配料要求：配料时控制S含量≤0.030％；

电炉出钢要求：终点C≥0.05％，P≤0.012％，Ti≤0.0006％，T≥1640℃，O≤1000ppm；

出钢过程在钢包中随钢流加入脱氧剂Al锭2.0～3.0kg/t；

在LF精炼工序中，采用精炼过程换渣技术，

在LF炉第一次成分分析，配Al至0.040～0.050％，LF炉第二次成分分析，[S]含量≤0.005％进行换渣操作，

造白渣，倒渣后重新造渣，加入矽石；

精炼终渣碱度≤3，CaO：≥51％，Al203：10～20％；

在VD真空冶炼工序中，抽真空≤66.7Pa，时间≥20分钟；在线定氢1.5-2.0ppm；

真空冶炼结束后，退泵后加碳化稻壳总计15～20公斤，软吹氩20-30分钟；

液相线1400-1460度；

在浇铸工序，采用≤1MPa的氩气压力向模内充氩10～15分钟后，钢锭模内氧气含量＜10％。

采用模内低氧含量和较为密闭的保护浇铸套筒更为有利于降低法兰断口检测夹杂物的出现。

精炼过程换渣技术代替原工艺要求的LF炉毕倒渣操作，有效降低渣中Al2O3含量，防止钢中B类夹杂物评级较高。

VD炉真空毕提高弱搅拌时间，退泵后加碳化稻壳，保证炉渣在弱搅拌过程中吸附上浮而来的夹杂物。

采用精炼过程换渣技术，夹杂物情况尤其是B类夹杂物有了明显的改进。LF炉分析1配Al至0.040～0.050％，LF炉分析2≤[S]0.002％～0.005％进行换渣操作。电炉出钢过程中因大量使用纯Al脱氧，使精炼渣中存在有大量的(Al2O3)，可以从LF炉1、2阶段炉渣分析(Al2O3)含量均＞25％证明，这类精炼在真空处理过程中钢渣搅拌，渣中(Al2O3)重新进入到钢液中，同时考虑到如搅拌效果(时间和氩气流量、压力)又不充分的话，肯定出现钢中B类夹杂物评级较高情况，所以在LF炉过程中进行换渣技术，重新造精炼还原渣，降低渣中Al2O3含量。

精炼终渣碱度≤3，(CaO)≥51％，(Al2O3)10～20％，对造白渣降低非金属夹杂物评级明显有利，尤其是对B类夹杂物和D类夹杂物大小和数量控制十分有利。

提高弱搅拌时间，退泵后加碳化稻壳(总计15～20公斤)。通过试验发现碳化稻壳覆盖于渣面可以降低炉渣熔点，有效保证渣面不结壳，保证炉渣在弱搅拌过程中吸附上浮而来的夹杂物。

根据本发明的高碳铬轴承钢的冶炼方法，其特征在于，所述2.4、在线对渣样进行分析，倒渣后重新造渣中矽石加入量根据前期碱度进行计算，抽气时碱度控制在≤3。

根据本发明的高碳铬轴承钢的冶炼方法，其特征在于，所述模铸采用“FZ-2”保护渣，浇毕加进口发热剂。

根据本发明的高碳铬轴承钢的冶炼方法，其特征在于，所述出钢过程在钢包中随钢流加入：脱氧剂Al锭2.0～3.0kg/t、石灰200～300kg/炉、碳粉适量；低Ti合金：电解锰200～250kg/炉、高纯硅铁70～80kg/炉、低钛高铬800～850kg/炉；

根据本发明的高碳铬轴承钢的冶炼方法，其特征在于，所述3.5、液相线：1444℃；吊包温度：1500～1510℃。

根据本发明的高碳铬轴承钢的冶炼方法，其特征在于，所述模铸浇注工艺中，使用氩气保护浇注；浇注3.7t锭，锭身浇注时间5’～5’30”。

根据本发明的高碳铬轴承钢的冶炼方法，其特征在于，所述模铸浇注工艺中，帽口补注时间≥3’，浇毕加进口发热剂7～10kg每支。

根据本发明的高碳铬轴承钢的冶炼方法，其特征在于，在进行LF炉第二次成分分析时，控制[S]含量≤0.002％，进行换渣操作。

根据本发明的高碳铬轴承钢的冶炼方法，其特征在于，所述模铸采用模内低氧含量和较为密闭的保护浇铸套筒，防止二次氧化。

浇铸前模内充氩操作。充氩前测量：大气环境氧气含量20.5～25％，模内氧气含量21.1～25％，测量钢锭模：3.7吨锭型，使用特制套管盖于中浇口，采用≤1MPa的氩气压力向模内充氩10～15分钟后，钢锭模内氧气含量＜10％。有利于防止钢液在浇铸过程的二次氧化。

在采用本专利方法后，冶炼后续该轴承钢结果：法兰断口检测夹杂物和B类夹杂物粗系均符合该轴承钢的非金属夹杂物要求。发蓝断口检测结果：在100×100熔检样上做发蓝断口21片，钢中低倍夹杂的含量0.48mm/dm2长度，单个夹杂的最大长度1.0mm。

B类夹杂物粗系评级0.9，夹杂物评级已符合SKF集团该轴承钢要求。

对改善钢中非金属夹杂物聚集和分布不均匀作用相当明显。

具体实施方式

以下，以具体实施例详细说明本发明的高碳铬轴承钢的冶炼方法。

实施例1

1、EAF工艺要求：

1.1、装料要求：配料时要注意化清S≤0.030％；

1.2、电炉出钢要求：终点C≥0.05％，P≤0.012％，Ti≤0.0006％，T≥1640℃，O≤1000ppm；

1.3、出钢过程在钢包中随钢流加入：脱氧剂Al锭2.0～3.0kg/t、石灰200～300kg/炉、碳粉适量；低Ti合金，电解锰、高纯硅铁、低钛高铬；

1.4、严禁氧化渣流入钢包内；

2、LF炉工艺要求

2.1、LF炉脱氧工作做好，造白渣，造渣脱氧使用高纯硅铁粉、袋装石灰、98碳粉，严禁使用硅铁粉，关闭LF炉除尘；使用低Ti合金，电解锰、高纯硅铁、低钛高铬；

2.2、LF炉分析1配[Al]至0.040～0.050％；

2.3、LF炉分析2报出、[S]≤0.002％后进行换渣操作，倒渣后至LF炉重新造渣；

2.4、在线对渣样进行分析，倒渣后重新造渣中矽石加入量根据前期碱度进行计算，抽气时碱度控制在≤3；

2.5、向VD吊包温度：建议1580～1595℃。

3、VD炉工艺要求

3.1、进VD喂Al至0.050～0.055％；

3.2、进泵时间力争≤8min，66.7Pa时间≥20min；

3.3、退泵后测温取样，在线对渣样进行分析；在线定氢(力争[H]≤1.5ppm，不得＞2.0ppm)；

3.4、VD结束后，退泵后将碳化稻壳分小袋均匀加于渣面，软吹氩20～30分钟，氩气压力及流量调节以钢水不翻出渣面为准；

3.5、液相线：1444℃；吊包温度：1500～1510℃。

4、模铸浇注工艺

4.1、浇注前进行模内依次充氩操作；

4.2、采用“FZ-2”保护渣吊挂；

4.3、使用氩气保护浇注；

4.4、浇注3.7t锭，锭身浇注时间5’～5’30”，帽口补注时间≥3’；

4.5、浇毕加进口发热剂7～10kg每支；

5、实施例专利实施前后成份对比(0***0335专利实施前，0***0665专利实施后)

表1单位(wt％)

实施例	试样号	C	Mn	P	S	Si	Ni
								1	0***0335	0.98	0.68	0.007	0.002	0.28	0.05
2	0***0665	0.95	0.68	0.007	0.002	0.29	0.03

实施例	试样号	Cr	Cu	Mo	Nb	Ti	Al
								1	0***0335	1.76	0.08	0.43	0.004	0.0020	0.011
2	0***0665	1.82	0.04	0.44	0.005	0.0015	0.008

实施例	试样号	Sn	Pb	Sb	As	Ca	O
								1	0***0335	0.01	0.001	0.003	0.01	0.0002	7
2	0***0665	0.01	0.001	0.003	0.01	0.0002	7

6、非金属夹杂物评级前后对比

表2专利实施前

表3专利实施后

根据本发明，采用精炼过程钛含量控制、精炼换渣和弱搅拌加碳化稻壳对渣系和夹杂物控制，以解决钢中非金属夹杂物中B类非金属夹杂物分布和聚集现象。经发蓝断口试验测量，钢中低倍夹杂的含量≤2.5mm/dm2长度，单个夹杂的最大长度≤3mm；B类夹杂物粗系评级≤1.0。

Claims

1.一种高碳铬轴承钢的冶炼方法，所述方法包括如下工序：配料→电炉EAF+精炼LF+真空冶炼VD→浇铸→钢锭→锻造，其特征在于，

在EAF工序中：

配料要求：配料时控制S含量≤0.030％；

出钢过程在钢包中随钢流加入脱氧剂Al锭2.0～3.0kg/t；

在LF精炼工序中，采用精炼过程换渣技术，

造白渣，倒渣后重新造渣，加入矽石；

精炼终渣碱度≤3，CaO：≥51％，Al2O3：10～20％；

液相线1400-1460度；

2.如权利要求1所述的高碳铬轴承钢的冶炼方法，其特征在于，根据所述在线对渣样进行分析，倒渣后重新造渣中的矽石加入量根据前期碱度进行计算，抽气时碱度控制在≤3。

3.如权利要求1所述的高碳铬轴承钢的冶炼方法，其特征在于，所述模铸采用FZ-2保护渣，浇毕加进口发热剂。

4.如权利要求1所述的高碳铬轴承钢的冶炼方法，其特征在于，出钢过程在钢包中随钢流加入：脱氧剂Al锭2.0～3.0kg/t、石灰200～300kg/炉、碳粉适量；低Ti合金：电解锰200～250kg/炉、高纯硅铁70～80kg/炉、低钛高铬800～850kg/炉。

5.如权利要求1所述的高碳铬轴承钢的冶炼方法，其特征在于，液相线：1444℃；吊包温度：1500～1510℃。

6.如权利要求1所述的高碳铬轴承钢的冶炼方法，其特征在于，在所述模铸浇注工艺中，使用氩气保护浇注。

7.如权利要求1所述的高碳铬轴承钢的冶炼方法，其特征在于，所述模铸浇注工艺中，浇注3.7t锭，锭身浇注时间5’～5’30”。

8.如权利要求1所述的高碳铬轴承钢的冶炼方法，其特征在于，所述模铸浇注工艺中，帽口补注时间≥3’，浇毕加进口发热剂7～10kg/每支。

9.如权利要求1所述的高碳铬轴承钢的冶炼方法，其特征在于，所述模铸采用模内低氧含量和较为密闭的保护浇铸套筒，防止二次氧化。

10.如权利要求1所述的高碳铬轴承钢的冶炼方法，其特征在于，在进行LF炉第二次成分分析时，控制[S]含量≤0.002％，进行换渣操作。