CN112662832A - 一种高碳铬轴承钢特殊断面方坯生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高碳铬轴承钢特殊断面方坯生产方法，与现有技术相比，本发明首先对铁水进行预脱磷：铁水预脱磷不仅可以降低铁水中磷，还可以降低铁水中钛，方便后续单渣法冶炼。炉使用高枪位吹炼，可以提高出钢的钢水碳含量，控制钢水中的氧含量。精炼对渣系进行了优化，有利于夹杂物的吸附去除。连铸在中间包上安装了等离子加热装置，均匀中间包钢水的成分和温度；使用重压下和末端电磁搅拌相结合方法，有效控制铸坯碳成分偏析。铸坯缓冷出坑无需扒皮，直接入炉加热送轧，提高整个工艺流程生产效率。
Description
技术领域
本发明属于合金材料领域，具体涉及一种高碳铬轴承钢特殊断面方坯生产方法。
背景技术
材料转型将向高尖端方向发展，对钢水洁净度要求越来越高。对于轴承钢来说，需求量 将进一步扩大，轴承钢质量等级也会要求越来越高。虽然目前国内生产轴承钢的钢厂已初具 规模，例如兴澄、宝钢等，年产量达百万吨。但与国外钢厂相比，在产品质量等级上还有差 距，主要表现在碳偏析、纯净度、中心缩孔等方面。并且目前轴承钢方坯生产一般采用150 ×150mm或160×160mm小断面方坯，而对于180×180mm特殊断面方坯的轴承钢生产，国 内几乎没有生产先例。
另外，为了降低轴承钢碳偏析带来的影响，国内钢厂在轴承钢铸坯轧制前均需扒皮，但 这势必增加了生产成本和生产周期。转炉冶炼上大多采用双渣法或多渣法，目的为了最大程 度的降低钢水中的磷和钛，但终点碳含量波动较大，钢水中氧势忽高忽低，后续环节容易出 现大颗粒夹杂物，对于产品的疲劳寿命有显著的影响。
发明内容
鉴于目前轴承钢生产存在的短板问题，本发明的目的在于提供一种高碳铬轴承钢特殊断 面方坯生产方法，优化提高和稳定钢水的洁净度。
本发明具体技术方案如下：
一种高碳铬轴承钢特殊断面方坯生产方法，包括以下工艺流程：
铁水预脱磷→顶底复吹转炉→LF精炼→RH炉真空脱气→连铸→加热→高压水除鳞→轧 制→控冷。
所述高碳铬轴承钢满足普通轴承钢的国标要求即可。
所述铁水预脱磷，进站对铁水进行扒渣处理，随后脱磷剂按25-35kg/t量加入；喷粉速 度控制40-50kg/min；氧气枪位：1000-1300mm；氧气流量：10-15Nm3/min；出站时铁水P≤0.015％。
进一步的，所述铁水预脱磷，选用满足要求的铁水，进行铁水预处理脱磷，要求入炉铁 水[Si]≤0.25％，[P]≤0.07％，温度≥1250℃，脱磷后铁水[P]≤0.015％。铁水预脱磷不仅可 以降低铁水中磷，还可以降低铁水中钛，方便后续单渣法冶炼。
所述顶底复吹转炉：使用纯脱磷铁水单渣法进行冶炼，冶炼中加入石灰、返矿、压渣球进 行造渣，石灰加入量19-23kg/t钢，返矿加入量15-19kg/t钢，压渣球加入量23-27kg/t钢。
进一步的，吹炼过程枪位：1600-1800mm；氧气流量：26000-28000Nm3/h；控制出钢成 分：C≥0.15％、P≤0.015％，Ti≤0.0020％，T.O≤20ppm。
所述LF精炼具体为：出钢后吊至LF炉进行精炼升温，加精炼渣、精炼渣改质剂、碳化硅 造白渣，渣碱度R：4.5-5.5；CaO/Al2O3＝1.5-2.0、白渣时间≥20min。
进一步的，吊至LF炉加入石灰3.2-4.3kg/t，低钛预熔精炼渣5.8-6.8kg/t，LF精炼渣改质 剂1.5-2.0kg/t，并加碳化硅0.16-0.22kg/t进行脱氧。渣碱度R：4.5-5.5。CaO/Al2O3＝1.5-2.0、 Als/Al≥85％，精炼确保白渣时间≥20min。LF精炼时间≥40分钟，钢水精炼压钢时间≤10分 钟。
所述RH炉真空脱气具体为：采用100Pa高真空处理时间20min，真空处理后采用软吹模 式，软吹氩时间≥20min，取钢样分析钢中的[H]和[O]，[H]≤1ppm，[O]≤10ppm，出站前不 做钙处理。
所述高压水除鳞具体为：利用高压水的机械冲击力来除去铸坯表面的氧化铁皮。
所述连铸具体为：
使用中空石墨电极等离子加热装置对中间包的钢水加热，均匀钢水温度，过热度控制在 28-30℃，1525-1530℃浇铸，使用两级电磁搅拌及重压下，弱冷低拉速浇铸，铸坯下线后采 取入坑缓冷。
进一步的，使用三根中空石墨电极等离子加热装置对中间包的钢水加热，均匀钢水温度， 过热度控制在28-30℃，1525-1530℃浇铸。使用两级电磁搅拌，结晶器300A、4Hz；末端350A、 10Hz及重压下，单辊重压10mm，弱冷低拉速浇铸，一冷水量130m3/h，比水量0.5L/Kg，拉 速1.4m/min，保护渣使用轴承钢专用保护渣，粘度0.35Pa.s，熔点1080℃。铸坯下线后采取 入坑缓冷。
所述加热具体为：保证充足的加热时间及加热温度，保证铸坯加热均匀，碳化物充分溶 解。按照现有技术进行。
所述轧制，控制进精轧温度及吐丝温度，确保晶粒细小，组织均匀。按照现有技术进行。
进一步的，轧制加热段温度：650-1050℃，均热段温度：1100-1220℃，开轧温度：1120-1150℃。在炉时间大于150min。
所述控冷，具体为：采用斯太尔摩生产线风冷。按照现有技术进行。
与现有技术相比，本发明首先对铁水进行预脱磷：铁水预脱磷不仅可以降低铁水中磷， 还可以降低铁水中钛，方便后续单渣法冶炼。炉使用高枪位吹炼，可以提高出钢的钢水碳含 量，控制钢水中的氧含量。精炼对渣系进行了优化，有利于夹杂物的吸附去除。连铸在中间 包上安装了等离子加热装置，均匀中间包钢水的成分和温度；使用重压下和末端电磁搅拌相 结合方法，有效控制铸坯碳成分偏析。铸坯缓冷出坑无需扒皮，直接入炉加热送轧，提高整 个工艺流程生产效率。
附图说明
图1为本发明铸坯外观形貌；
图2为对比例铸坯外观形貌。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本 发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实 施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或 者按照产品说明书进行。
实施例1-实施例2
一种高碳铬轴承钢特殊断面方坯生产方法，包括以下工艺流程：
铁水预脱磷→120t顶底复吹转炉→LF钢包精炼→RH真空脱气→180mm×180mm方坯十流 连铸机→坯料验收→编批装炉加热→高压水除鳞→连轧→控轧控冷→修剪→成品外观检验→ 包装。
对比例1-对比例2
一种高碳铬轴承钢特殊断面方坯生产方法，包括以下工艺流程：
120t顶底复吹转炉→LF钢包精炼→RH真空脱气→180mm×180mm方坯十流连铸机→坯料 验收→编批装炉加热→高压水除鳞→连轧→控轧控冷→修剪→成品外观检验→包装。
实施例1-2及对比例1-2具体工艺生产方法如下：
1)铁水预脱磷工序：进站对铁水进行扒渣处理，随后脱磷剂按25～35kg/t量加入；喷粉 速度控制40～50kg/min；氧气枪位：1000～1300mm；氧气流量：10-15Nm3/min。出站时铁水 P≤0.015％。铁水预脱磷各实施例工艺参数控制情况见表1，铁水预脱磷前后各实施例中铁水 化学成分和温度数据见表2和表3。对比例1-2没有铁水预脱磷操作，直接转炉冶炼操作。
表1铁水预脱磷各实施例工艺参数控制情况
表2铁水预脱磷前各实施例、对比例中铁水化学成分(wt％)和温度数据
表2中没有显示的成分按照现有技术控制。
表3铁水预脱磷后各实施例中铁水化学成分(wt％)和温度数据/％
表3中没有显示的成分按照现有技术控制。
2)转炉工序：采用120吨纯脱磷铁水单渣法进行顶底复吹冶炼，冶炼中加入石灰、返矿、 压渣球进行造渣，石灰加入量19-23kg/t钢，返矿加入量15-19kg/t钢，压球加入量23-27kg/t 钢，吹炼过程枪位：1600-1800mm；氧气流量：26000-28000Nm3/h；控制出钢成分：C≥0.15％、 P≤0.015％，Ti≤0.0020％，T.O≤20ppm。转炉冶炼过程各实施例工艺参数控制情况见表4， 转炉冶炼一倒完毕后各实施例中钢水化学成分和温度数据参见表5。转炉出钢终点各实施例 中钢水化学成分和温度数据参见表6。
表4转炉冶炼过程各实施例工艺参数控制情况
表5转炉冶炼一倒完毕后各实施例中钢水主要化学成分和温度数据
| 序号 | 温度/℃ | Cwt％ | Siwt％ | Pwt％ | Swt％ | Tiwt％ | T.O/ppm |
| 实施例1 | 1630 | 0.15 | 0.002 | 0.009 | 0.023 | 0.0007 | 16 |
| 实施例2 | 1624 | 0.18 | 0.002 | 0.010 | 0.018 | 0.0005 | 14 |
| 对比例1 | 1634 | 0.05 | 0.003 | 0.014 | 0.025 | 0.0015 | 35 |
| 对比例2 | 1644 | 0.08 | 0.003 | 0.012 | 0.022 | 0.0016 | 28 |
表5中没有显示的成分按照现有技术控制。
表6转炉出钢终点各实施例中钢水主要化学成分和温度数据
表6中没有显示的余量成分为Fe和不可避免的杂质。
3)LF精炼工序：吊至LF炉(每炉钢120t)加入石灰3.2-4.3kg/t，低钛预熔精炼渣5.8-6.8kg/t， LF精炼渣改质剂1.5-2.0kg/t，并加少量碳化硅0.16-0.22kg/t进行脱氧。渣碱度R：4.5-5.5。 CaO/Al2O3＝1.5-2.0、Als/Al≥85％，精炼确保白渣时间≥20min。LF精炼时间≥40分钟，钢水精 炼压钢时间≤10分钟。炼过程各实施例、对比例工艺控制情况件表7、LF精炼出站钢水成分 控制情况见表8。
表7 LF精炼过程各实施例、对比例工艺控制情况
表8 LF精炼出站各实施例中钢水主要化学成分
| 序号 | Cwt％ | Siwt％ | Mnwt％ | Pwt％ | Swt％ | Crwt％ | Alwt％ | Tiwt％ |
| 标准范围 | 0.96-1.02 | 0.18-0.28 | 0.30-0.38 | ≤0.020 | ≤0.005 | 1.42-1.52 | 0.010-0.030 | ≤0.0020 |
| 实施例1 | 0.99 | 0.23 | 0.35 | 0.010 | 0.0022 | 1.50 | 0.025 | 0.0014 |
| 实施例2 | 0.98 | 0.25 | 0.36 | 0.012 | 0.0016 | 1.49 | 0.023 | 0.0012 |
| 对比例1 | 0.97 | 0.22 | 0.34 | 0.014 | 0.0015 | 1.45 | 0.027 | 0.0019 |
| 对比例2 | 0.98 | 0.24 | 0.35 | 0.015 | 0.0018 | 1.46 | 0.025 | 0.0020 |
表8中没有显示的余量成分为Fe和不可避免的杂质。
4)RH真空脱气工序：RH炉真空脱气：采用100Pa高真空处理时间20min，真空处理后采用软吹模式，软吹氩时间≥20min，取钢样分析钢中的[H]和[O]，出站前不做钙处理。[H]和[O]的控制情况见表9。
表9 RH真空脱气工序参数控制情况
5)连铸工序：使用三根中空石墨电极等离子加热装置对中间包的钢水加热，均匀钢水温 度，过热度控制在28-30℃，1525-1530℃浇铸。使用两级电磁搅拌(结晶器300A、4Hz；末 端350A、10Hz)及重压下(单辊重压10mm)，弱冷低拉速浇铸，一冷水量130m3/h，比水量 0.5L/Kg，拉速1.4m/min，保护渣使用轴承钢专用保护渣，粘度0.35Pa.s，熔点1080℃。铸坯 下线后采取入坑缓冷。表10为连铸过程过热度控制情况。连铸低倍检验情况见表11。铸坯 低倍组织外观形貌见图1。
表10连铸过程控制情况
表11 180方铸坯低倍组织检验情况
6)轧制工序：轧制加热段温度：950℃，均热段温度：1120℃，开轧温度：1150℃。在炉时间180min。轧材夹杂物及组织情况如表12、碳化物不均匀性及显微孔隙情况如表13。
表12轧材夹杂物及组织情况
| 序号 | A细 | A粗 | B细 | B粗 | C细 | C粗 | D细 | D粗 | DS |
| 国标要求 | ≤2.5 | ≤1.5 | ≤2.0 | ≤1.0 | ≤0 | ≤0 | ≤1.0 | ≤0.5 | ≤1.5 |
| 实施例1 | 0.5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0.5 | 0 | 0 |
| 实施例2 | 0.5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0.5 | 0 | 0 |
| 对比例1 | 1.0 | 0 | 1.0 | 0 | 0 | 0 | 0.5 | 0 | 1 |
| 对比例2 | 1.5 | 0 | 1.0 | 0 | 0 | 0 | 0.5 | 0.5 | 0 |
表13碳化物不均匀性及显微孔隙情况
本发明通过铁水预脱磷、转炉高枪位冶炼、优化精炼渣系，连铸使用中间包等离子加热 和重压下技术，提高钢水纯净度、减少大颗粒夹杂物、提高产品利润，提升企业品牌效益。
Claims (10)
1.一种高碳铬轴承钢特殊断面方坯生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下工艺流程：
铁水预脱磷→顶底复吹转炉→LF精炼→RH炉真空脱气→连铸→加热→高压水除鳞→轧制→控冷；
所述铁水预脱磷，进站对铁水进行扒渣处理，随后脱磷剂按25-35kg/t量加入；喷粉速度控制40-50kg/min；氧气枪位：1000-1300mm；氧气流量：10-15Nm3/min；出站时铁水P≤0.015％。
2.根据权利要求1或2所述的生产方法，其特征在于，所述铁水预脱磷，要求入炉铁水[Si]≤0.25，[P]≤0.07％，温度≥1250℃，脱磷后铁水[P]≤0.015％。
3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述顶底复吹转炉，炼过程枪位：1600-1800mm；氧气流量：26000-28000Nm3/h。
4.根据权利要1或3所述的生产方法，其特征在于，所述顶底复吹转炉：冶炼中加入石灰、返矿、压渣球进行造渣，石灰加入量19-23kg/t钢，返矿加入量15-19kg/t钢，压渣球加入量23-27kg/t钢。
5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述LF精炼具体为：造白渣控制渣碱度R：4.5-5.5；CaO/Al2O3＝1.5-2.0、白渣时间≥20min。
6.根据权利要1或5所述的生产方法，其特征在于，所述LF精炼具体为：吊至LF炉加入石灰3.2-4.3kg/t，低钛预熔精炼渣5.8-6.8kg/t，LF精炼渣改质剂1.5-2.0kg/t，并加碳化硅0.16-0.22kg/t进行脱氧。
7.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述RH炉真空脱气具体为：采用100Pa高真空处理时间20min，真空处理后采用软吹模式，软吹氩时间≥20min，取钢样分析钢中的[H]和[O]，[H]≤1ppm，[O]≤10ppm，出站前不做钙处理。
8.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述连铸具体为：
使用中空石墨电极等离子加热装置对中间包的钢水加热，均匀钢水温度，过热度控制在28-30℃，1525-1530℃浇铸，使用两级电磁搅拌及重压下，弱冷低拉速浇铸，铸坯下线后采取入坑缓冷。
9.根据权利要求1或8所述的生产方法，其特征在于，所述连铸具体为：使用两级电磁搅拌，结晶器300A、4Hz；末端350A、10Hz及重压下，单辊重压10mm，弱冷低拉速浇铸，一冷水量130m3/h，比水量0.5L/Kg，拉速1.4m/min，保护渣使用轴承钢专用保护渣，粘度0.35Pa.s，熔点1080℃；铸坯下线后采取入坑缓冷。
10.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，轧制加热段温度：650-1050℃，均热段温度：1100-1220℃，开轧温度：1120-1150℃。
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