CN104212935B - 一种用高钛铬铁生产高品质GCr15轴承钢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用高钛铬铁生产高品质GCr15轴承钢的方法。具体采用三渣法去除钢中钛：出钢过程合金化→LF精炼一次酸性精炼渣（CaO/SiO2=0.3-1.0）→LF精炼调整成分→钢包扒渣→LF精炼二次高碱度（CaO/SiO2=4-6)精炼渣→VD真空精炼三次低碱度（CaO/SiO2=2-3)精炼渣。本发明方法利用高钛铬铁生产钛含量小于20ppm、氧含量低于10ppm的高品质轴承钢，避免了必须采用价格高的低钛铬铁生产高品质轴承钢，降低了轴承钢的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及轴承钢生产技术领域，特别是涉及一种用高钛铬铁生产高品质GCr15轴承钢的方法。
背景技术
氮化钛是一种具有规则外形、硬而脆的夹杂物，对轴承钢的疲劳寿命危害较大。降低钢中钛含量是控制轴承钢中氮化物夹杂数量的有效方法。因此，高品质轴承钢均要求严格控制钢中Ti含量以减少TiN的生成。
铁水、废钢、合金、精炼渣、大包及中包覆盖剂、结晶器保护渣等原料中的Ti，脱氧产物及渣中SiO2含量均对钢中Ti均有影响。
钢中钛含量，瑞典已在其轴承钢标准中明确规定Ti控制在30ppm以下；我国国内部分厂家规定钢中钛含量≤50ppm，实际生产中多在30ppm以上。
为生产高品质轴承钢，必须采用价格高的低钛铬铁，生产成本高，经济效益差，并且轴承钢中钛含量控制波动大。
发明内容
本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种用高钛铬铁生产高品质GCr15轴承钢的方法。具体采用三渣法去除钢中钛：出钢过程合金化→LF精炼一次酸性精炼渣→LF精炼调整成分→钢包扒渣→LF精炼二次高碱度（CaO/SiO2=4-6)精炼渣→VD真空精炼三次低碱度（CaO/SiO2=2-3)精炼渣。钛与氧、二氧化硅的反应如下式：
1）Ti+O2＝TiO2
2）Ti+SiO2=TiO2+Si
通过上述化学反应，钢液中的钛可去除85%以上。可将轴承钢中的的钛含量控制在20ppm以下，降低轴承钢中氮化物数量。本发明方法利用高钛铬铁生产钛含量小于20ppm的高品质轴承钢，降低了轴承钢的生产成本。
本发明的一种用高钛铬铁生产高品质GCr15轴承钢的方法技术方案为，通过严格控制初炼炉出钢过程下渣，减少氧化渣中的TiO2进入LF钢包；
具体采用三渣法去除钢中钛：
a.采用硅锰合金预脱氧，钢液氧含量高的情况下，加入高碳铬铁，先造SiO2含量高、碱度（CaO/SiO2）控制在0.3-1.0的酸性精炼渣，扒除酸性精炼渣；
b.二次造Al2O3含量高的高碱度精炼渣，碱度（CaO/SiO2）控制在4-6；
c.LF精炼结束后，加入少量硅石，降低LF精炼渣碱度，碱度（CaO/SiO2）控制在2-3，然后再进行VD真空精炼。
所述的一种用高钛铬铁生产高品质轴承钢的方法，包括电炉或转炉冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸、轧制步骤，具体步骤为：
（1）电炉或转炉出钢终点碳控制在0.15%以上，防止钢水过氧化；
出钢时先加入硅锰合金进行预脱氧，然后按GCr15轴承钢成品化学成分规格中下限加入高钛高碳铬铁和渣料，控制钢包一次顶渣碱度；
（2）电炉或转炉出钢后，通过调整钢包底吹氩气流量大氩气搅拌，搅拌强度以钢包顶渣翻动为准，促进TiO2上浮；
（3）钢包到LF精炼位，快速送电、熔化渣料，促进低碱度渣吸收TiO2；
（4）将钢包从LF精炼位吊出，扒除顶渣；
（5）钢包回LF精炼位，二次造渣，要求精炼渣中氧化铝含量高、控制碱度（CaO/SiO2)；钢液进行脱氧，合金化微调操作，要求再加入的各种材料均要求控制钛含量，此时，合金化微调需采用的铬铁为微钛铬铁，钛含量小于0.03%，防止二次增钛；
（6）LF精炼结束后，成分、温度满足工艺要求，加入少量硅石，降低LF精炼渣碱度，钢液进行VD真空脱气精炼；
（7）VD真空脱气精炼结束后，钢液软吹，搅拌强度以钢包顶渣微动、钢液不暴露为准，钢液到连铸工序进行浇铸。
步骤（1）中出钢时钢液中铬含量按1.45-1.50%控制。
步骤（1）中出钢时渣料量按5-8kg/t加入，步骤（1）中钢包一次顶渣碱度（CaO/SiO2)按0.3-1.0控制。
步骤（3）中LF精炼时间10-15分钟，防止钢包渣线侵蚀严重。
步骤（4）中扒除顶渣量大于85%。
步骤（5）中氧化铝含量20-25%。
步骤（5）中渣量按8-10kg/t加入，钢包LF精炼渣碱度（CaO/SiO2）控制在4-6。
步骤（6）中精炼渣中加入少量硅石，钢包VD精炼渣碱度（CaO/SiO2）控制在2-3。
步骤（7）钢液软吹，搅拌强度以钢包顶渣微动、钢液不暴露为准，保证12分钟以上。
本发明的有益效果为：本发明的一种用高钛铬铁生产高品质GCr15轴承钢的方法可利用高钛铬铁生产钛含量小于20ppm、氧含量低于10ppm的高品质轴承钢，避免了必须采用价格高的低钛铬铁生产高品质轴承钢，降低了轴承钢的生产成本。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
生产过程实施例：
（1）转炉出钢终点碳含量0.18%，磷含量0.013%，硫含量0.022%，钛含量0.0007%，出钢温度1650℃。
（2）采用档渣塞、档渣棒档渣出钢。
（3）出钢时先加入硅锰合金进行预脱氧，吨钢按4kg加入；加入硅铁合金，吨钢按1kg加入；然后加入高钛高碳铬铁（碳含量7.88%、铬含量60.76%、钛含量0.062%），钢水中残余铬含量0.05%，吨钢按23kg加入，渣料量按6kg/t加入，碱度（CaO/SiO2)为0.83；出钢量为85吨，钢包上部自由空间850毫米。
（4）转炉出钢后，调整钢包底吹氩气流量大氩气搅拌，搅拌强度以钢包顶渣翻动为准，促进TiO2上浮；
（5）钢包到LF精炼位，送电、熔化渣料，用硅铁粉、碳化硅粉调整精炼渣，取第一个钢液样和顶渣样分析：
第一钢样化学成分：0.89%C、0.12%Si、0.30%Mn、1.42%Cr、0.015%P、0.025%S、0.0016%Ti。
一次顶渣成分：35.23%CaO、36.32%SiO2、11.8%CaF2、8.35%Al2O3、3.7%MgO、0.8%TiO2、碱度（CaO/SiO2)0.97；
（6）第一次LF精炼时间10分钟；将钢包从LF精炼位吊出，人工扒除顶渣，扒除顶渣量大于85%；
（7）钢包回LF精炼位，加入轴承钢专用预熔精炼渣造渣，渣量按9kg/t加入，喂入铝线，吨钢按1kg加入；
用硅铁粉、碳化硅粉进行扩散脱氧，造白渣，白渣保持时间到LF精炼出钢；
用碳粉调整钢液中的目标碳含量到0.97%，用微钛铬铁（碳含量8.35%、铬含量61.34%、钛含量0.022%）调整钢液中的目标铬含量到1.5%，吨钢加入1.3kg。
取第二个钢液样和顶渣样分析：
第二钢样化学成分：0.98%C、0.25%Si、0.35%Mn、1.5%Cr、0.015%P、0.008%S、0.036%Al、0.0019%Ti。
二次顶渣成分：58.77%CaO、10.15%SiO2、23.78%Al2O3、6.01%MgO、碱度（CaO/SiO2)5.6；
（8）LF精炼结束后，钢液温度1605℃；加入硅石，吨钢按1kg加入，降低LF精炼渣碱度，碱度（CaO/SiO2)控制在2-3，钢液进行VD真空脱气精炼；
取第三个顶渣样分析：
三次顶渣成分：54.52%CaO、19.23%SiO2、23.5%Al2O3、5.47%MgO、碱度（CaO/SiO2)2.8；
（9）钢包从LF精炼位吊出后，扒除约50%的渣量；
（10）钢包吊入VD工位，钢液温度1593℃，VD真空度32Pa、保持15分钟，破真空。
（11）VD真空脱气精炼结束后，钢液软吹17分钟，钢液温度1520℃，钢液到连铸工序进行浇铸。
上述工艺生产的轴承钢钛含量小于20ppm、氧含量低于10ppm。
效益：
采用此工艺生产高品质GCr15轴承钢的成本与常规采用低钛铬铁生产高品质GCr15轴承钢的成本简要计算比较：
每吨高钛高碳铬铁价格9450元，每吨低钛高碳铬铁价格12280元，每吨价格相差2830元，采用此工艺生产高品质GCr15轴承钢，吨钢消耗高钛高碳铬铁（碳含量7.88%、铬含量60.76%、钛含量0.062%）23Kg，吨钢节约成本65元。
Claims (8)
1.一种用高钛铬铁生产高品质轴承钢的方法，其特征在于，通过严格控制初炼炉出钢过程下渣量，减少氧化渣中的TiO2进入LF钢包；
具体采用三渣法去除钢中钛：
a.采用硅锰合金预脱氧，钢液氧含量高的情况下，加入高钛铬铁，先造SiO2含量高、碱度（CaO/SiO2）控制在0.3-1.0的酸性精炼渣，扒除酸性精炼渣；
b.二次造Al2O3含量高的高碱度精炼渣，碱度（CaO/SiO2）控制在4-6；
c.LF精炼结束后，加入少量硅石，降低LF精炼渣碱度，碱度（CaO/SiO2）控制在2-3，然后再进行VD真空精炼；
所述的一种用高钛铬铁生产高品质轴承钢的方法，包括电炉或转炉冶炼、LF精炼、VD真空精炼、连铸、轧制步骤，具体步骤为：
（1）电炉或转炉出钢终点碳控制在0.15%以上，防止钢水过氧化；
出钢时先加入硅锰合金进行预脱氧，然后按GCr15轴承钢成品化学成分规格中下限加入高钛高碳铬铁和渣料，控制钢包一次顶渣碱度；
（2）电炉或转炉出钢后，通过调整钢包底吹氩气流量大氩气搅拌，搅拌强度以钢包顶渣翻动为准，促进TiO2上浮；
（3）钢包到LF精炼位，快速送电、熔化渣料，促进低碱度渣吸收TiO2；
（4）将钢包从LF精炼位吊出，扒除顶渣；
（5）钢包回LF精炼位，二次造渣，要求精炼渣中氧化铝含量高、控制碱度（CaO/SiO2)；钢液进行脱氧，合金化微调操作，要求再加入的各种材料均要求控制钛含量，此时，合金化微调需采用的铬铁为微钛铬铁，钛含量小于0.03%，防止二次增钛；
（6）LF精炼结束后，成分、温度满足工艺要求，加入少量硅石，降低LF精炼渣碱度，钢液进行VD真空脱气精炼；
（7）VD真空脱气精炼结束后，钢液软吹，搅拌强度以钢包顶渣微动、钢液不暴露为准，钢液到连铸工序进行浇铸。
2.根据权利要求1所述的一种用高钛铬铁生产高品质轴承钢的方法，其特征在于，步骤（1）中出钢时钢液中铬含量按1.45-1.50%控制。
3.根据权利要求2所述的一种用高钛铬铁生产高品质轴承钢的方法，其特征在于，步骤（1）中出钢时渣料量按5-8kg/t加入，钢包一次顶渣碱度（CaO/SiO2)按0.3-1.0控制。
4.根据权利要求1所述的一种用高钛铬铁生产高品质轴承钢的方法，其特征在于，步骤（3）中LF精炼时间10-15分钟。
5.根据权利要求1所述的一种用高钛铬铁生产高品质轴承钢的方法，其特征在于，步骤（4）中扒除顶渣量大于85%。
6.根据权利要求1所述的一种用高钛铬铁生产高品质轴承钢的方法，其特征在于，步骤（5）中氧化铝含量20-25%。
7.根据权利要求6所述的一种用高钛铬铁生产高品质轴承钢的方法，其特征在于，步骤（5）中渣量按8-10kg/t加入，钢包LF精炼渣碱度（CaO/SiO2）控制在4-6。
8.根据权利要求1所述的一种用高钛铬铁生产高品质轴承钢的方法，其特征在于，步骤（7）钢液软吹，搅拌强度以钢包顶渣微动、钢液不暴露为准，保证12分钟以上。
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2014
- 2014-08-22 CN CN201410416499.4A patent/CN104212935B/zh active Active
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