CN113981306A - 高洁净度轴承钢的生产方法 - Google Patents
高洁净度轴承钢的生产方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113981306A CN113981306A CN202111315826.3A CN202111315826A CN113981306A CN 113981306 A CN113981306 A CN 113981306A CN 202111315826 A CN202111315826 A CN 202111315826A CN 113981306 A CN113981306 A CN 113981306A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- content
- blowing
- refining
- molten steel
- hydrogen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
- C22C33/06—Making ferrous alloys by melting using master alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/001—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of specific alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
- B22D11/041—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for vertical casting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
- C21C5/35—Blowing from above and through the bath
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/0006—Adding metallic additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
- C21C7/06—Deoxidising, e.g. killing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
- C21C7/072—Treatment with gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/10—Handling in a vacuum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
本发明涉及钢铁冶金技术领域,具体公开一种高洁净度轴承钢的生产方法。本发明通过采用转炉后期顶底复合吹氢气+氢气全程脱氧+碳化硅LF精炼弱脱氧+Ce夹杂物变性处理+真空深度氢脱氧+立式连铸机浇注的全新工艺,并精确控制各工艺条件,使钢液达到O含量低于5ppm,H含量低于2ppm的目标,且转炉吹炼后期吹入氢气,大幅度降低了钢水中初始O含量,且全程采用氢气脱氧工艺,脱氧产物仅为H2O,不会污染钢液,且简化了脱氧合金化工艺,有效降低脱氧合金的使用量,降低生产成本,是一种低成本清洁轴承钢生产工艺,具有较好的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域,尤其涉及一种高洁净度轴承钢的生产方法。
背景技术
轴承钢以其良好的抗疲劳性能、耐磨性能和冷热加工性能等优点,广泛用于轴承滚动体和套圈材料。随着现代科学技术的发展,对轴承质量提出了更高更严的要求,不断提高轴承钢质量是冶金工作者的一项重要任务。GCrl5轴承钢发明于19世纪末,是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴承钢。100多年来,GCrl5的化学成分基本没变,其性能的不断提高主要是依赖于不断改进的冶炼方法和制备工艺。
轴承钢的寿命和可靠度主要取决于钢的洁净度及其稳定性控制。为了提高轴承钢的洁净度,目前的主要控制方法是在LF精炼工序中利用脱氧剂降低钢中氧含量,VD或RH真空精炼进行N、H等杂质元素及夹杂物的去除。其中,铝作为一种强氧化剂是目前LF精炼工序中最常用的脱氧剂,但是,铝脱氧过程中,夹杂物的类型和形态控制是非常困难的。夹杂物的类型主要有铝酸钙(Ca-Al-O)、尖晶石(Al-Mg-O)、硅酸盐(Si-Al-O)和少量TIN等,这些夹杂物残留在钢液中会直接影响轴承钢的质量。虽然现有工艺可以在一定程度上降低钢中氧含量,但是脱氧程度有限,无法使钢中氧含量达到极低氧水平。如何能够更加有效地提高轴承钢的洁净度,且降低钢中的夹杂物含量,尤其是复合氧化物的种类与含量,使夹杂物均匀分布,保证轴承钢性能的均匀性,从而提高轴承钢的寿命和性能稳定性,是目前冶金工作人员急需解决的问题。
发明内容
针对现有轴承钢的使用寿命和性能稳定性有待进一步提高的问题,本发明提供一种高洁净度轴承钢的生产方法。
为解决上述技术问题,本发明实施例提供的技术方案是:
一种高洁净度轴承钢的生产方法,包括以下步骤:
(1)BOF吹炼:将炼钢原料加入顶底复吹转炉,采用顶吹氧气底吹氮气进行吹炼,对顶底复吹转炉烟气中CO含量进行监测,当烟气中CO含量波动率B≤-15%时,且钢液温度≥T临界时,将顶吹气体和底吹气体同时切换为氢气继续吹炼,当钢液中氧含量≤50ppm时,吹炼结束;其中,T临界为1680℃~1700℃;其中,CO含量波动率B按照如下公式进行计算:
首先,按照如下公式计算CO含量变化率R:
R=(Wt2-Wt1)/(t2-t1),其中,Wt1为t1时间检测的烟气中CO含量,Wt2为t2时间检测的烟气中CO含量;
当R≤0时,计算CO含量波动率B,计算公式如下:
B=(Wt+Δt-W0)/W0,其中,W0为R≤0时烟气中CO的含量,Wt+Δt为与R≤0时间间隔Δt检测的烟气中CO含量;
(2)LF精炼:出钢完毕的钢水吊至LF炉精炼工位,加入SiC脱氧,调整钢液成分,造精炼渣,然后加入铈铁合金对夹杂物进行变性处理;其中,出钢与LF精炼过程中均从钢包底部吹入氢气;
(3)RH精炼:钢水吊运至RH进行真空处理,钢包底吹氩气,RH精炼前期,RH上升管提升气体为氢气,RH精炼后期,将RH上升管的提升气体切换为氩气,吹炼10min~20min;
(4)连铸工序(CCM):将精炼结束的钢液进行浇注。
本发明中所述轴承钢为GCr15轴承钢。
现对于现有技术,本发明提供的高洁净度轴承钢的生产方法,首先采用顶吹氧气底吹氮气的方式对钢液进行吹炼脱碳,脱碳完成后选择特定的时机(即CO含量波动率B≤-15%,且钢液温度≥T临界时),将底吹气体和顶吹气体同时切换为氢气进行脱氧,可从源头上降低钢液中氧含量约600ppm,使钢液中氧含量达到≤50ppm的目标,从而大幅度降低轴承钢中的氧来源;在LF工序中,采用底吹氢气扩散脱氧+SiC脱氧相结合的方式,进一步对钢液进行脱氧,使钢液中氧含量降低至10ppm左右,并加入铈铁合金对脱氧过程产生的硅酸盐类夹杂物进行变性处理,将硅酸盐类夹杂物转变成大量细小的Ce2O2S等夹杂物,这些细小的夹杂物可以促进凝固过程的形核,有利于凝固组织细化;进一步地,在RH精炼工序中,采用底吹氩气和RH上升管吹入氢气循环气体的方法,对钢液进一步深度脱氧,同时脱氧产生的水蒸汽在RH真空系统的条件下可以不断地被抽出RH炉,使钢液中氧含量降低至5ppm以下,在RH精炼后期,将RH上升管内的提升气切换为氩气,可将钢液中H含量降低至2ppm以下,满足GCr15轴承钢对H含量的要求。
示例性的,炼钢原料为70%~90%的铁水+10%~30%的废钢。
优选的,BOF吹炼工序中,对顶底复吹转炉烟气中CO含量进行监测,当烟气中CO含量波动率B≤-15%时,再开始对钢液温度进行测量,若钢液温度<T临界,向钢液中补加碳化硅,使钢液温度≥T临界;若钢液温度≥T临界时,将顶吹气体和底吹气体同时切换为氢气继续吹炼。
示例性的,采用烟气分析仪对顶底复吹转炉烟气中CO含量进行监测。
根据上述公式确定切换吹炼气体的时机,可从源头上有效降低钢液中O含量,从而大幅度降低轴承钢中氧的来源。
优选的,顶吹氧气通过顶底复吹顶枪吹入钢液中,底吹氮气通过顶底复吹转炉底部的透气砖吹入钢液中。
示例性的,顶枪的吹炼位为距离熔池液面1.6m~2.0m。
优选的,BOF吹炼工序中,SiC补加量为1Kg/t~10Kg/t,补加SiC后继续吹炼2s~10s。
优选的,BOF吹炼工序中,顶吹氧气的流量控制为2.5NM3/t/min~4.5NM3/t/min,底吹氮气的流量控制为20L/min~100L/min;切换为顶底同时吹氢气后,顶吹氢气的流量为3.0NM3/t/min~4.5NM3/t/min,底吹氢气的流量为50L/min~100L/min。
优选的,BOF吹炼工序中,顶底复吹氢气的时间为3min~4min。
优选的氧气通入流量以及氮气通入流量,可对钢液进行有效的脱磷、脱碳,增加脱碳除磷的反应速度;优选的氢气流量,有利于对钢液中的氧气进行有效去除,减少钢液中的氧含量。
优选的,LF精炼工序中,钢包底部吹入氢气的流量为100L/min~200L/min。
优选的,LF工序中,SiC加入量为150Kg/t~400Kg/t。
优选的,LF工序中,铈铁合金加入量为0.3Kg/t~0.6Kg/t。
优选的,LF精炼工序中,调整钢液时控制C 0.85%~0.90,Si 0.18%~0.20%,Cr1.45%~1.52%。
优选的,LF精炼工序中,控制精炼渣的成分为:CaO 40%~55%,SiO2 7%~13%,Al2O3 10%~15%,MgO 5%~10%,CaF2 5%~10%,FeO<0.5%,R 4~8。
优选的LF精炼工序,可对钢液进一步深度脱氧,使钢液中的氧含量降低至10ppm左右,同时,还有利于细化组织,提高轴承钢的性能。
优选的,RH精炼工序中,RH提升管的提升气体的切换时间按照如下公式进行计算控制:
在RH精炼过程中对RH精炼炉烟气中的水蒸汽含量进行监测,计算水蒸汽含量变化率r;
水蒸汽含量变化率r的计算公式为:
r=(Dt2-Dt1)/(t2-t1),其中,Dt1为t1时间检测的烟气中水蒸汽含量,Dt2为t2时间检测的烟气中水蒸汽含量;当r≤0时,计算水蒸汽含量波动率b,计算公式如下:
b=(Dt+Δt-D0)/D0,其中,D0为r≤0时,烟气中水蒸汽的含量,Dt+Δt为与r≤0时间间隔Δt检测的烟气中水蒸汽含量;
若b≤-10%时,将RH上升管的提升气切换为氩气,继续吹炼10min~20min;
若b>-10%,RH上升管继续吹入氢气,直至b≤-10%。
RH精炼工序中精确控制RH提升管中的循环气体的切换时机,不但可保证钢液中氧含量降至5ppm以下,还能确保钢液中H含量低于2ppm,在提高钢液纯净度的同时,还能满足GCr15轴承钢对H含量的要求。
优选的,RH精炼工序中,RH上升管的提升气体的流量控制为1000L/min~1500L/min,提升气体输送管的压力为0.8MPa~1.0MPa。
RH上升管的循环气体为氢气或氩气时,均控制循环气体的流量为1000L/min~1500L/min,输送氢气或输送氩气的输送管的压力也均控制为0.8MPa~1.0MPa。
优选的,RH精炼工序中,钢包底吹氩气的流量为100L/min~300L/min,RH精炼结束后,将底吹氩气切换为软吹状态。
软吹的控制标准为钢渣液面微微拨动,以钢液不裸露为限。
优选的RH炉精炼工序,可以进一步脱氧、去除夹杂物,进一步提高钢液的洁净度,有利于进一步提高轴承钢的组织性能。
优选的,连铸工序中,采用立式连铸机进行浇注。
采用立式连铸机可避免在浇注过程中夹杂物在上浮过程中在连铸坯内弧聚集问题的出现,从而有利于实现连铸坯内夹杂物分布均匀的目的。
本发明提供的高洁净度轴承钢的生产方法,采用氢气全程脱氧+碳化硅LF精炼弱脱氧+Ce夹杂物变性处理+真空深度氢脱氧+立式连铸机浇注的全新工艺,并精确控制各工艺条件,使钢液达到O含量低于5ppm,H含量低于2ppm的目标,且全程采用氢气脱氧工艺,脱氧产物仅为H2O,不会污染钢液,且简化了脱氧合金化工艺,有效降低脱氧合金的使用量,降低生产成本,是一种低成本清洁轴承钢生产工艺,具有较好的推广应用价值。
附图说明
图1为实施例1-3制备的连铸坯夹杂物大小的对比图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
为了更好的说明本发明,下面通过实施例做进一步的举例说明。
实施例1
本发明实施例提供一种高洁净度轴承钢的生产方法,步骤如下:
(1)BOF吹炼:将90t铁水(温度1240℃)和10t废钢加入100t顶底复吹转炉,随后将转炉摇正,将转炉顶枪降至距离熔池液面1.8m,将顶枪设置为吹氧模式,按照供氧强度3.0NM3/t/min向转炉熔池内吹入氧气,同时,通过转炉底部的透气砖吹入氮气,氮气流量为25L/min;吹炼开始时,每间隔5s利用烟气分析仪对转炉烟气是CO含量进行监测,计算CO含量变化率:
R=(Wt1+5-Wt1)/5,其中,Wt1为t1时间检测的烟气中CO含量,Wt1+5为与t1间隔5s后检测的烟气中CO含量;
经检测,当吹炼时间为3.5min,R=-1%时,此时烟气中CO含量W0为60%,从3.5min开始,每间隔5s检测烟气中CO含量,按照如下公式计算CO含量波动率:
B=(Wt+5-60%)/60%,
当吹炼时间为10.5min时,B=-16.67%,随后开始对钢液温度进行测量,钢液温度为1690℃(大于T临界),停止吹氧,将顶吹气体通过电磁阀切换为氢气,氢气流量控制为3.0NM3/t/min,同时,将底吹氮气切换为底吹氢气模式,底吹氢气流量控制为80L/min,顶底复合吹氢时间为4min,钢液温度1610℃,达到转炉终点,钢液中氧含量为50ppm时,氢含量为25.8ppm,停止供氢,提升氧枪,吹炼结束;
(2)LF精炼:向钢包内出钢,出钢过程中钢包底部采用底吹氢气模式,氢气流量控制为100L/min,出钢后将钢水吊至LF炉精炼工位,进站温度为1560℃,向钢液中加入400Kg/t SiC进行脱氧,脱氧结束后调整Si含量为0.18%,碳含量为0.85%,Cr含量为1.50%,造精炼渣,控制精炼渣的成分为:CaO 40%~55%,SiO2 7%~13%,Al2O3 10%~15%,MgO 5%~10%,CaF2 5%~10%,FeO<0.5%,R 4~8,造渣完毕,再次调整钢液成分,调整C含量为1.01%,Si含量为0.25%,Mn含量为0.33%,Cr含量为1.51%,然后加入0.6Kg/t的铈铁合金对夹杂物进行变性处理;LF终点钢液中O含量为11ppm;其中,LF精炼全程从钢包底部吹入氢气,氢气流量控制为200L/min;
(3)RH精炼:钢水吊运至RH进行真空处理,钢包底吹氩气,氩气流量控制为300L/min,RH上升管提升气体为氢气,控制氢气流量为1300L/min,氢气输送管的压力为1.0MPa;从RH炉抽真空开始,每隔10s利用烟气分析仪对RH炉烟气中的水蒸汽含量进行监测,计算水蒸汽含量变化率r;
r=(Dt1+10-Dt1)/10,其中,Dt1为t1时间检测的烟气中水蒸汽含量,Dt2为与t1间隔10s检测的烟气中水蒸汽含量;
经计算,循环吹炼5.5min后,r=-0.5%,此时烟气中水蒸汽含量D0为25%,从此时开始,每隔10s间隔监测烟气中水蒸汽含量,按照如下公式计算水蒸汽含量波动率b:
b=(Dt+10-25%)/25%,
经计算,当吹炼时间为10min时,b=-12%,将RH上升管的提升气切换为氩气,控制氩气流量为1000L/min,氩气输送管的压力为1.0MPa,继续吹炼12min;RH真空处理完成后,将钢包底吹氩气切换为软吹状态,软吹时间为15min,RH终点H含量为1.5ppm,O含量为4ppm;
(4)连铸工序(CCM):采用150mm*150mm断面立式连铸机进行浇注,得连铸坯。
实施例2
本发明实施例提供一种高洁净度轴承钢的生产方法,步骤如下:
(1)BOF吹炼:将180t铁水(温度1300℃)和25t废钢加入200t顶底复吹转炉,随后将转炉摇正,将转炉顶枪降至距离熔池液面2.0m,将顶枪设置为吹氧模式,按照供氧强度4.5NM3/t/min向转炉熔池内吹入氧气,同时,通过转炉底部的透气砖吹入氮气,氮气流量为50L/min;吹炼开始时,每间隔5s利用烟气分析仪对转炉烟气是CO含量进行监测,计算CO含量变化率:
R=(Wt1+5-Wt1)/5,其中,Wt1为t1时间检测的烟气中CO含量,Wt1+5为与t1间隔5s后检测的烟气中CO含量;
经检测,当吹炼时间为3.5min,R=-1.5%时,此时烟气中CO含量W0为55%,从3.5min开始,每间隔5s检测烟气中CO含量,按照如下公式计算CO含量波动率:
B=(Wt+5-55%)/55%,
当吹炼时间为10min时,B=-16.6%,随后开始对钢液温度进行测量,钢液温度为1620℃(小于T临界),随后不加2kg/t SiC,继续吹炼10s,测试钢液温度为1685℃(大于T临界),停止吹氧,将顶吹气体通过电磁阀切换为氢气,氢气流量控制为4.0NM3/t/min,同时,将底吹氮气切换为底吹氢气模式,底吹氢气流量控制为100L/min,顶底复合吹氢时间为3min,钢液温度1625℃,达到转炉吹炼终点,钢液中氧含量为48ppm时,氢含量为25.6ppm,停止供氢,提升氧枪,吹炼结束;
(2)LF精炼:向钢包内出钢,出钢过程中钢包底部采用底吹氢气模式,氢气流量控制为200L/min,出钢后将钢水吊至LF炉精炼工位,进站温度为1565℃,向钢液中加入300Kg/t SiC进行脱氧,脱氧结束后调整Si含量为0.20%,碳含量为0.90%,Cr含量为1.45%,造精炼渣,控制精炼渣的成分为:CaO 40%~55%,SiO2 7%~13%,Al2O3 10%~15%,MgO 5%~10%,CaF2 5%~10%,FeO<0.5%,R 4~8,造渣完毕,再次调整钢液成分,调整C含量为0.99%,Si含量为0.27%,Mn含量为0.31%,Cr含量为1.54%,然后加入0.4Kg/t的铈铁合金对夹杂物进行变性处理;LF终点钢液中O含量为9ppm;其中,LF精炼全程从钢包底部吹入氢气,氢气流量控制为100L/min;
(3)RH精炼:钢水吊运至RH进行真空处理,钢包底吹氩气,氩气流量控制为100L/min,RH上升管提升气体为氢气,控制氢气流量为1000L/min,氢气输送管的压力为0.8MPa;从RH炉抽真空开始,每隔10s利用烟气分析仪对RH炉烟气中的水蒸汽含量进行监测,计算水蒸汽含量变化率r;
r=(Dt1+10-Dt1)/10,其中,Dt1为t1时间检测的烟气中水蒸汽含量,Dt2为与t1间隔10s检测的烟气中水蒸汽含量;
经计算,循环吹炼5min后,r=-0.15%,此时烟气中水蒸汽含量D0为20%,从此时开始,每隔10s间隔监测烟气中水蒸汽含量,按照如下公式计算水蒸汽含量波动率b:
b=(Dt+10-20%)/20%,
经计算,当吹炼时间为9min时,b=-15%,将RH上升管的提升气切换为氩气,控制氩气流量为1400L/min,氩气输送管的压力为1.0MPa,继续吹炼13min;RH真空处理完成后,将钢包底吹氩气切换为软吹状态,软吹时间为17min,RH终点H含量为1.2ppm,O含量为5ppm;
(4)连铸工序(CCM):采用200mm*200mm断面立式连铸机进行浇注,得连铸坯。
实施例3
本发明实施例提供一种高洁净度轴承钢的生产方法,步骤如下:
(1)BOF吹炼:将145t铁水(温度1360℃)和16t废钢加入150t顶底复吹转炉,随后将转炉摇正,将转炉顶枪降至距离熔池液面1.6m,将顶枪设置为吹氧模式,按照供氧强度2.7NM3/t/min向转炉熔池内吹入氧气,同时,通过转炉底部的透气砖吹入氮气,氮气流量为100L/min;吹炼开始时,每间隔5s利用烟气分析仪对转炉烟气是CO含量进行监测,计算CO含量变化率:
R=(Wt1+5-Wt1)/5,其中,Wt1为t1时间检测的烟气中CO含量,Wt1+5为与t1间隔5s后检测的烟气中CO含量;
经检测,当吹炼时间为3min,R=-2%时,此时烟气中CO含量W0为50%,从3min开始,每间隔5s检测烟气中CO含量,按照如下公式计算CO含量波动率:
B=(Wt+5-50%)/50%,
当吹炼时间为11min时,B=-16%,随后开始对钢液温度进行测量,钢液温度为1700℃(大于T临界),停止吹氧,将顶吹气体通过电磁阀切换为氢气,氢气流量控制为4.5NM3/t/min,同时,将底吹氮气切换为底吹氢气模式,底吹氢气流量控制为50L/min,顶底复合吹氢时间为4min,钢液温度1605℃,达到转炉终点,钢液中氧含量为32ppm,氢含量为25.9ppm,停止供氢,提升氧枪,吹炼结束;
(2)LF精炼:向钢包内出钢,出钢过程中钢包底部采用底吹氢气模式,氢气流量控制为180L/min,出钢后将钢水吊至LF炉精炼工位,进站温度为1550℃,向钢液中加入150Kg/t SiC进行脱氧,脱氧结束后调整Si含量为0.18%,碳含量为0.85%,Cr含量为1.52%,造精炼渣,控制精炼渣的成分为:CaO 40%~55%,SiO2 7%~13%,Al2O3 10%~15%,MgO 5%~10%,CaF2 5%~10%,FeO<0.5%,R 4~8,造渣完毕,再次调整钢液成分,调整C含量为1.05%,Si含量为0.23%,Mn含量为0.35%,Cr含量为1.57%,然后加入0.3Kg/t的铈铁合金对夹杂物进行变性处理;LF终点O含量为10ppm;其中,LF精炼全程从钢包底部吹入氢气,氢气流量控制为150L/min;
(3)RH精炼:钢水吊运至RH进行真空处理,钢包底吹氩气,氩气流量控制为200L/min,RH上升管提升气体为氢气,控制氢气流量为1500L/min,氢气输送管的压力为1.0MPa;从RH炉抽真空开始,每隔10s利用烟气分析仪对RH炉烟气中的水蒸汽含量进行监测,计算水蒸汽含量变化率r;
r=(Dt1+10-Dt1)/10,其中,Dt1为t1时间检测的烟气中水蒸汽含量,Dt2为与t1间隔10s检测的烟气中水蒸汽含量;
经计算,循环吹炼5.5min后,r=-0.5%,此时烟气中水蒸汽含量D0为30%,从此时开始,每隔10s间隔监测烟气中水蒸汽含量,按照如下公式计算水蒸汽含量波动率b:
b=(Dt+10-30%)/30%,
经计算,当吹炼时间为10min时,b=-16.7%,将RH上升管的提升气切换为氩气,控制氩气流量为1300L/min,氩气输送管的压力为1.0MPa,继续吹炼20min;RH真空处理完成后,将钢包底吹氩气切换为软吹状态,软吹时间为15min,RH终点H含量为1.3ppm,O含量为5ppm;
(4)连铸工序(CCM):采用240mm*240mm断面立式连铸机进行浇注,得连铸坯。
上述实施例1-3制备的高洁净度轴承钢的化学成分如表1所示。
表1实施例1-3制备的轴承钢的化学成分
由实施例1-3制备的连铸坯取样分析夹杂物,按照GB/T 10561-2005,结果如表2所示。
表2非金属夹杂物评级检测结果
由上表可以看出,本发明实施例1-3制备的连铸坯中夹杂物等级明显下降,夹杂物等级之和≤1.5级,A类和B类夹杂物均为0级,C类夹杂物个别出现0.5级D类和DS类等级偏高。
将实施例1-3制备的连铸坯取样,试验钢样中心切割加工为尺寸为15mm*15mm*15mm的试样。将加工好的试样经过预磨抛光后利用ASPEX自动扫描电子显微镜进行分析(分析数量、尺寸)。分析结果如图1所示。
从图1中可以看出,本发明实施例1-3中制备的连铸坯中大于20μm的夹杂物完全消除,夹杂物主要为小于5μm的细小弥散夹杂物,且所有夹杂物总的数量密度也控制在3.0N/mm2以下。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高洁净度轴承钢的生产方法,包括BOF吹炼、LF精炼、RH精炼和连铸工序,其特征在于,
(1)BOF吹炼:将炼钢原料加入顶底复吹转炉,采用顶吹氧气底吹氮气进行吹炼,对顶底复吹转炉烟气中CO含量进行监测,当烟气中CO含量波动率B≤-15%时,且钢液温度≥T临界时,将顶吹气体和底吹气体同时切换为氢气继续吹炼,当钢液中氧含量≤50ppm时,吹炼结束;其中,T临界为1680℃~1700℃;其中,CO含量波动率B按照如下公式进行计算:
首先,按照如下公式计算CO含量变化率R:
R=(Wt2-Wt1)/(t2-t1),其中,Wt1为t1时间检测的烟气中CO含量,Wt2为t2时间检测的烟气中CO含量;
当R≤0时,计算CO含量波动率B,计算公式如下:
B=(Wt+Δt-W0)/W0,其中,W0为R≤0时烟气中CO的含量,Wt+Δt为与R≤0时间间隔Δt检测的烟气中CO含量;
(2)LF精炼:出钢完毕的钢水吊至LF炉精炼工位,加入SiC脱氧,调整钢液成分,造精炼渣,然后加入铈铁合金对夹杂物进行变性处理;其中,出钢与LF精炼过程中均从钢包底部吹入氢气;
(3)RH精炼:钢水吊运至RH进行真空处理,钢包底吹氩气,RH精炼前期,RH上升管提升气体为氢气,RH精炼后期,将RH上升管的提升气体切换为氩气,吹炼10min~20min;
(4)连铸工序:将精炼结束的钢液进行浇注。
2.如权利要求1所述的高洁净度轴承钢的生产方法,其特征在于,BOF吹炼工序中,若钢液温度<T临界,向钢液中补加碳化硅,使钢液温度≥T临界。
3.如权利要求1所述的高洁净度轴承钢的生产方法,其特征在于,BOF吹炼工序中,顶吹氧气的流量控制为2.5NM3/t/min~4.5NM3/t/min,底吹氮气的流量控制为20L/min~100L/min;切换为顶底同时吹氢气后,顶吹氢气的流量为3.0NM3/t/min~4.5NM3/t/min,底吹氢气的流量为50L/min~100L/min。
4.如权利要求1所述的高洁净度轴承钢的生产方法,其特征在于,LF精炼工序中,钢包底部吹入氢气的流量为100L/min~200L/min;和/或
LF工序中,SiC加入量为150Kg/t~400Kg/t;和/或
LF工序中,铈铁合金加入量为0.3Kg/t~0.6Kg/t。
5.如权利要求1所述的高洁净度轴承钢的生产方法,其特征在于,LF精炼工序中,调整钢液时控制C 0.85%~0.90%,Si 0.18%~0.20%,Cr1.45%~1.52%。
6.如权利要求1所述的高洁净度轴承钢的生产方法,其特征在于,LF精炼工序中,控制精炼渣的成分为:CaO 40%~55%,SiO2 7%~13%,Al2O310%~15%,MgO 5%~10%,CaF2 5%~10%,FeO<0.5%,R 4~8。
7.如权利要求1所述的高洁净度轴承钢的生产方法,其特征在于,RH精炼工序中,RH提升管的提升气体的切换时间按照如下公式进行计算控制:
在RH精炼过程中对RH精炼炉烟气中的水蒸汽含量进行监测,计算水蒸汽含量变化率r;
水蒸汽含量变化率r的计算公式为:
r=(Dt2-Dt1)/(t2-t1),其中,Dt1为t1时间检测的烟气中水蒸汽含量,Dt2为t2时间检测的烟气中水蒸汽含量;当r≤0时,计算水蒸汽含量波动率b,计算公式如下:
b=(Dt+Δt-D0)/D0,其中,D0为r≤0时,烟气中水蒸汽的含量,Dt+Δt为与r≤0时间间隔Δt检测的烟气中水蒸汽含量;
若b≤-10%时,将RH上升管的提升气切换为氩气,继续吹炼10min~20min;
若b>-10%,RH上升管继续吹入氢气,直至b≤-10%。
8.如权利要求1所述的高洁净度轴承钢的生产方法,其特征在于,RH精炼工序中,RH上升管的提升气体的流量控制为1000L/min~1500L/min,提升气体输送管的压力控制为0.8MPa~1.0MPa。
9.如权利要求1所述的高洁净度轴承钢的生产方法,其特征在于,RH精炼工序中,钢包底吹氩气的流量为100L/min~300L/min,RH精炼结束后,将底吹氩气切换为软吹状态。
10.如权利要求1所述的高洁净度轴承钢的生产方法,其特征在于,连铸工序中,采用立式连铸机进行浇注。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111315826.3A CN113981306B (zh) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | 高洁净度轴承钢的生产方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111315826.3A CN113981306B (zh) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | 高洁净度轴承钢的生产方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113981306A true CN113981306A (zh) | 2022-01-28 |
CN113981306B CN113981306B (zh) | 2022-04-15 |
Family
ID=79747173
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111315826.3A Active CN113981306B (zh) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | 高洁净度轴承钢的生产方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113981306B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114774619A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-07-22 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 一种低氮高碳铬轴承钢及其生产方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004043954A (ja) * | 2002-05-22 | 2004-02-12 | Jfe Steel Kk | 溶鋼の取鍋精錬方法 |
JP2005023420A (ja) * | 2003-06-10 | 2005-01-27 | Jfe Steel Kk | 高清浄鋼の製造方法 |
CN101603115A (zh) * | 2009-07-09 | 2009-12-16 | 武汉科技大学 | 一种将氢气用于钢液脱氧的工艺 |
CN106282489A (zh) * | 2015-05-28 | 2017-01-04 | 鞍钢股份有限公司 | 一种提高钢水洁净度的二次精炼方法 |
CN109628705A (zh) * | 2019-02-26 | 2019-04-16 | 太原科技大学 | 一种低碳不锈钢的rh精炼方法 |
CN111455136A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-07-28 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 提高钢水真空脱碳过程逸出一氧化碳及氢气能源利用率方法 |
-
2021
- 2021-11-08 CN CN202111315826.3A patent/CN113981306B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004043954A (ja) * | 2002-05-22 | 2004-02-12 | Jfe Steel Kk | 溶鋼の取鍋精錬方法 |
JP2005023420A (ja) * | 2003-06-10 | 2005-01-27 | Jfe Steel Kk | 高清浄鋼の製造方法 |
CN101603115A (zh) * | 2009-07-09 | 2009-12-16 | 武汉科技大学 | 一种将氢气用于钢液脱氧的工艺 |
CN106282489A (zh) * | 2015-05-28 | 2017-01-04 | 鞍钢股份有限公司 | 一种提高钢水洁净度的二次精炼方法 |
CN109628705A (zh) * | 2019-02-26 | 2019-04-16 | 太原科技大学 | 一种低碳不锈钢的rh精炼方法 |
CN111455136A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-07-28 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 提高钢水真空脱碳过程逸出一氧化碳及氢气能源利用率方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114774619A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-07-22 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 一种低氮高碳铬轴承钢及其生产方法 |
CN114774619B (zh) * | 2022-04-29 | 2023-10-24 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 一种低氮高碳铬轴承钢及其生产方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113981306B (zh) | 2022-04-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8262767B2 (en) | Method of producing steel for steel pipe excellent in sour-resistance performance | |
CN110205436B (zh) | 一种全流程低氧位生产if钢的冶炼方法 | |
CN111411300B (zh) | 一种高磷铁水生产镍系钢的方法 | |
KR20130025383A (ko) | 초저 탄소 AlSi-킬드 강에서 Ti를 매우 낮게 제어하는 방법 | |
CN105567907A (zh) | 一种奥氏体不锈钢塑性夹杂物控制的方法 | |
CN110004371B (zh) | 一种耐磨钢及冶炼方法 | |
CN109097525B (zh) | 一种高洁净铬钼钢的冶炼方法 | |
CN111793772B (zh) | 一种高标准轴承钢高效化生产工艺 | |
CN114574770A (zh) | 一种高强度耐疲劳的60Si2MnA弹簧钢制备方法 | |
CN108893682B (zh) | 模具钢钢坯及其制备方法 | |
CN111910040A (zh) | 一种超低碳钢顶渣氧化性稳定控制的方法 | |
CN113981306B (zh) | 高洁净度轴承钢的生产方法 | |
CN115505685B (zh) | 一种降低超低碳钢rh顶渣氧化性危害的方法 | |
CN113881888B (zh) | 一种高强度耐延迟断裂冷镦钢生产工艺 | |
CN103225009A (zh) | 高洁净度钢的熔炼方法 | |
CN101775458B (zh) | 控制转炉大修补后第一炉钢液中外来夹杂物的方法 | |
CN105483504B (zh) | -195℃超低温无缝钢管管坯钢的生产方法 | |
CN112593036A (zh) | 一种低硅微合金化高温渗碳齿轮钢及其制造方法 | |
JP4061687B2 (ja) | Sus301のバネ用オーステナイト系ステンレス鋼の精錬方法 | |
CN115612776B (zh) | 一种普碳钢不经精炼的生产方法 | |
CN117604194B (zh) | 一种300M钢用真空自耗电极及其无Al脱氧精炼方法 | |
CN114540577B (zh) | 一种提高钢水洁净度的方法 | |
JP5135923B2 (ja) | Sus301のバネ用オーステナイト系ステンレス鋼 | |
CN116732423A (zh) | 一种控制无缝钢管用钢洁净度的生产方法 | |
CN116042959A (zh) | 一种炉外自脱碳冶炼低碳钢的冶金控制方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |