CN115466906A

CN115466906A - 一种低渣量的轴承钢冶炼工艺

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Publication number: CN115466906A
Application number: CN202211100521.5A
Authority: CN
Inventors: 陈廷军; 周苑; 何西
Original assignee: Zenith Steel Group Co Ltd; Changzhou Zenith Special Steel Co Ltd
Current assignee: Zenith Steel Group Co Ltd; Changzhou Zenith Special Steel Co Ltd
Priority date: 2022-09-09
Filing date: 2022-09-09
Publication date: 2022-12-13
Anticipated expiration: 2042-09-09
Also published as: CN115466906B

Abstract

本发明公开了一种低渣量的轴承钢冶炼工艺，工艺具体包括以下步骤：1)电炉采用高拉碳冶炼，EBT偏心炉底出钢，出钢过程加入石灰3.5kg/吨钢、护炉剂1.0kg/吨钢，开启底吹氩气；2)精炼过程造高碱度渣，补加石灰量≤1.0kg/吨钢，使用少量碳化硅、电石、碳粉进行混合脱氧；3)采用VD真空脱气，真空度达到≤67Pa保持时间10‑15min，真空处理总时间≤20min，软吹时间30‑50min；4)连铸浇注。本工艺渣量少，大幅减少精炼通电化渣时间，采用本发明方法冶炼的轴承钢夹杂物指标满足GB/T 18254‑2016标准的特级优质钢，同时效率更高、成本更低、市场竞争力更强。

Description

一种低渣量的轴承钢冶炼工艺

技术领域

本发明涉及钢铁冶金行业轴承钢冶炼领域，具体涉及一种低渣量的轴承钢冶炼工艺。

背景技术

轴承钢是非常重要的机械设备基础零件制造材料，在军工、航天、交通等领域得到广泛的应用。随着制造业水平的飞速发展，机械设备的质量与服役时间都大幅度增长，对轴承钢的疲劳寿命和质量的稳定性提出了更高的要求。近年来，我国高品质轴承钢的生产技术有了重要进步，部分企业的轴承钢实物质量已经达到国际先进水平；但目前轴承钢生产企业普遍采用大渣量的方式冶炼，吨钢渣量达到8kg/t钢甚至更多，对于采用VD炉真空精炼的工艺流程，渣量的增加会导致达到标准真空度所需时间增长，降低生产节奏的同时增加生产成本。

专利号CN200710048395.2转炉连铸工艺生产低氧高碳铬轴承钢的方法，提出1)在转炉内冶炼钢水：转炉出钢到钢包的过程中每吨钢加入6.0～7.5kg的渣料，出完钢后采用0.4～0.6MPa的压力进行吹氩；2)在钢包炉内精炼：在钢包炉精炼中，每吨钢再次加入3.5～4.5kg的渣料，总渣量达到9.5-12kg/吨钢；专利号CN201611064249.4一种VD流程冶炼高碳铬轴承钢的方法，需进行两次真空处理，真空处理总时间达到35-45min；专利号CN200410025102.5一种高清洁高碳铬轴承钢的生产方法，提出当出钢量到75％时，添加含氧化钙90％以上的石灰7-8公斤/吨钢，同时配加含氟化钙98％以上的高纯度萤石0.5-0.6公斤/吨钢，总渣量达到7.5-8.6kg/吨钢。专利号CN200410089358.2减少和细化高碳铬轴承钢D类夹杂物的生产方法，提出第一步(5)出钢量达到60～70％时，向钢包中加入沉淀预脱氧的铝块0.5～1.0Kg/t；加入石灰7.0～8.5Kg/t、1～2Kg/t的轻烧镁球；第二步(3)分2～3批加入高碱度渣料：渣料总量为石灰1.0～1.5Kg/t、萤石1.0～2.0Kg/t；渣量总量达到8.0-10.0kg/吨钢。渣量的对钢水纯净度起到关键影响，目前的工艺中，渣量用量均很大，无法做到采用少量渣量可以保证纯净度。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提供一种低渣量的轴承钢冶炼工艺，在低渣量条件下冶炼高纯净轴承钢。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

轴承钢的元素组成为：C：0.93-1.05％，Si：0.15-0.23％，Mn：0.25-0.35％，Cr：1.45-1.55％，Cu≤0.25％，Mo≤0.06％，Ni≤0.25％，Al：0.005～0.030％，P≤0.025％，S：0.04-0.08％，Ca≤0.0004％，Ti≤0.0030％，其余为铁。

1)采用电炉冶炼，铁水比≥95％，采用EBT偏心炉底出钢，终点碳含量0.35％-0.75％，出钢至1/3时依次加入铝粒、增碳剂、合金进行脱氧合金化过程中开启底吹氩气，出钢结束后加入渣料；2)精炼过程造高碱度渣，补加石灰量≤1.0kg/吨钢造渣，使用少量碳化硅、电石、碳粉进行混合脱氧；3)采用VD真空脱气，真空度达到≤67Pa所需时间≤5min，并保持时间10-15min，真空处理周期≤20min，软吹时间30-50min，4)连铸严密浇注。

进一步的，采用≥95％的铁水比进行冶炼，终点碳含量满足0.35％-0.75％(进一步优选的范围为0.50％-0.70％)，采用EBT偏心炉底出钢。

采用高铁水比的EBT电炉高拉碳出钢，能够大大减轻精炼的脱氧任务。精炼采用少量电石、碳粉、碳化硅可达到良好的脱氧效果提供钢水基础。

进一步的，出钢过程铝块加入量为1.0～1.1kg/吨钢脱氧，并在出钢后加入渣量，加入的渣料配比为石灰≤3.5kg/吨钢、护炉剂≤1.0kg/吨钢(护炉剂的主要成分：CaO：40％-50％，Al₂O₃：36％-46％，SiO₂≤7％，TiO₂≤0.1％，粒度≥2mm)，精炼补加石灰量≤1.0kg/吨钢，总渣量(初炼炉炉加入的石灰+护炉剂，以及精炼炉补加的部分)≤5.5kg/吨钢；

进一步的，碳化硅用量0.5-1.0kg/吨钢、碳粉0.5-0.6kg/吨钢、电石0.3-0.5kg/吨钢，电石在精炼取第一样前使用，精炼周期38-48min；碳粉也是取第一样之前加入。

电石作为脱氧剂使用同时还可以起到很好造泡沫渣的作用，本发明精炼取第一样之前使用0.3-0.5kg/吨钢电石，既能达到良好的脱氧效果又能达到造渣的作用。由于渣量的减少，如按照常规工艺使用大量碳化硅脱氧的话，会导致炉渣中的SiO₂增加，使炉渣组元发生变化，无法保证炉渣组元的稳定，对钢水纯净度产生不利影响，而本发明使用适量电石脱氧完全可避免这种问题，少渣量的前提下保证电极埋弧效果的同时，保证炉渣组元的稳定。电石限定在精炼第一样前使用，可以快速的形成精炼白渣的同时，有足够的时间让钢中夹杂物上浮，精炼结束钢水更纯净。若增大电石用量会导致钢水钙含量增加，进而点状不变形夹杂增加，影响钢材洁净度。

进一步的，精炼渣中各组份的质量百分比，主要成分为CaO：50％-56％，SiO₂：7％-9％；Al₂O₃：27％-30％，MgO：6％-8％，MnO+FeO≤0.9％，其余为不可避免的杂质；

进一步的，真空度达到≤67Pa所需时间≤7min，并保持时间10-15min，真空处理总时间≤22min，软吹时间30-50min；

VD真空过程是钢渣混冲的过程。由于渣量的降低，本发明顶渣厚度会明显降低，抽真空过程时间可大幅缩短，进一步真空度达到≤67Pa所需时间≤5min，而渣量增加时达到真空度的时间也会大幅增加，减少钢渣混冲时间减少低熔点夹杂物的生成。综合控制达到提高钢水纯净度，同时保证更低的成本、更高的效率。

进一步的，连铸严密浇注；

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明总渣量仅为5.5kg/吨钢(包含电炉炉后加入+精炼炉补加)，仍可生产出满足国标特级优质钢标准的高纯净轴承钢。同时，采用本工艺由于渣量减少，可大幅减少精炼通电化渣时间，在不添加硫铁控硫的情况下可控制钢水中含有少量的硫，少量的硫含量可在钙铝酸盐等脆性夹杂物外围形成硫化锰将其包裹，降低脆性夹杂对疲劳寿命的影响，同时，VD炉达到67Pa以下所需时间可降低至5min以内，更加利于轴承钢的高效化生产，提高冶金效率，更符合高效冶炼的发展趋势。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明：

实施例1：

本发明一种低渣量的轴承钢冶炼工艺采用下述的具体工艺。高碳铬轴承钢主要成分为：C：0.95％，Si：0.21％，Mn：0.30％，Cr：1.48％，Cu:0.02％，Mo：0.01％，Ni：0.01％，Al：0.010％，P:0.012％，S：0.05％，Ca:0.0002％，Ti:0.0015％，其余为铁。

1)采用电炉冶炼，铁水比96％，采用EBT偏心炉底出钢，终点碳含量0.45％，出钢至1/3时依次加入铝粒1.0kg/吨钢、增碳剂3.0kg/吨钢、合金进行脱氧合金化过程中开启底吹氩气，出钢结束后加入渣料，加入的渣料配比为石灰3.5kg/吨钢、护炉剂1.0kg/吨钢；

2)精炼过程补加石灰量1.0kg/吨钢造渣，造高碱度精炼渣，精炼渣中主要成分的各组份的质量百分比为CaO：55％，SiO₂：7.2％；Al₂O₃：28.3％，MgO：7.1％，MnO+FeO：0.67％；使用碳化硅用量0.8kg/吨钢、碳粉0.5kg/吨钢、电石0.4kg/吨钢进行混合脱氧；电石在精炼取第一样前使用，精炼过程全程开启底吹氩气，精炼周期40min；

3)采用VD真空脱气，真空度达到≤67Pa时间4.5min，极限真空度23Pa，并保持时间12min，真空处理周期16.5min，软吹时间38min；

4)连铸严密浇注。

5)采用上述冶炼工艺生产的高碳铬轴承钢夹杂物可稳定控制在如下水平，A(细)：0.5-1.5级，A(粗)：0级，B(细)：0级，B(粗)：0级，C(细)：0级，C(粗)：0级，D(细)：0.5-1.0级，D(粗)：0-0.5级，Ds：0-1.0级。总渣量控制仅为5.5kg/吨钢(包含电炉炉后加入+精炼炉补加)，缩短了精炼化渣时间以及VD抽真空时间的同时，产品纯净度达到GB/T 18254-2016标准特级优质钢水平，更符合低成本、高效化的高纯净轴承钢冶炼趋势及市场需求。

实施例2

本发明一种低渣量的轴承钢冶炼工艺采用下述的具体工艺。高碳铬轴承钢主要成分为：C：0.97％，Si：0.23％，Mn：0.33％，Cr：1.45％，Cu:0.01％，Mo：0.01％，Ni：0.01％，Al：0.011％，P:0.015％，S：0.06％，Ca:0.0001％，Ti:0.0014％，其余为铁。

1)采用电炉冶炼，铁水比97％，采用EBT偏心炉底出钢，终点碳含量0.50％，出钢至1/3时依次加入铝粒1.0kg/吨钢、增碳剂3.0kg/吨钢、合金进行脱氧合金化过程中开启底吹氩气，出钢结束后加入渣料，加入的渣料配比为石灰3.5kg/吨钢、护炉剂1.0kg/吨钢；

2)精炼过程补加石灰量0.9kg/吨钢造渣，造高碱度精炼渣，精炼渣中各组份的质量百分比为CaO：53.9％，SiO₂：7.6％；Al₂O₃：28.8％，MgO：6.5％，MnO+FeO：0.65％；使用碳化硅用量0.9kg/吨钢、碳粉0.55kg/吨钢、电石0.45kg/吨钢进行混合脱氧；电石在精炼取第一样前使用，精炼过程全程开启底吹氩气，精炼周期44min；

3)采用VD真空脱气，真空度达到≤67Pa时间4.8min，极限真空度33Pa，并保持时间14min，真空处理周期18.8min，软吹时间44min；

4)连铸严密浇注。

5)采用上述冶炼工艺生产的高碳铬轴承钢夹杂物可稳定控制在如下水平，A(细)：1.0-1.5级，A(粗)：0级，B(细)：0级，B(粗)：0级，C(细)：0级，C(粗)：0级，D(细)：0.5-1.0级，D(粗)：0-0.5级，Ds：0-0.5级。总渣量控制仅为5.4kg/吨钢(包含电炉炉后加入+精炼炉补加)，缩短了精炼化渣时间以及VD抽真空时间的同时，产品纯净度达到GB/T 18254-2016标准特级优质钢水平，更符合低成本、高效化的高纯净轴承钢冶炼趋势及市场需求。

对比例1

与实施例1相比，主要区别在于：精炼过程电石在第一样以后使用。其余操作相同。

精炼渣中各组份的质量百分比为CaO：54.6％，SiO₂：8.98％；Al₂O₃：27.45％，MgO：4.97％，MnO+FeO：0.64％；采用上述冶炼工艺生产的高碳铬轴承钢夹杂物评级为A(细)：0.5-1.5级，A(粗)：0级，B(细)：0.5级，B(粗)：0.5级，C(细)：0级，C(粗)：0级，D(细)：0.5-1.0级，D(粗)：0.5级，Ds：2.0级。产品纯净度不满足到GB/T 18254-2016标准特级优质钢水平。

对比例2

与实施例1相比，主要区别在于：精炼过程不使用电石，使用常规碳化硅+铝粒脱氧。其余操作相同。

精炼渣中各组份的质量百分比为CaO：51.58％，SiO₂：7.96％；Al₂O₃：32.29％，MgO：4.66％，MnO+FeO：1.01％；采用上述冶炼工艺生产的高碳铬轴承钢夹杂物评级为A(细)：0-1.0级，A(粗)：0级，B(细)：1.0级，B(粗)：0.5级，C(细)：0级，C(粗)：0级，D(细)：0.5-1.0级，D(粗)：0.5级，Ds：1.5级。产品纯净度不满足到GB/T 18254-2016标准特级优质钢水平，且由于铝价格昂贵，成本增加。

对比例3

与实施例1相比，主要区别在于：铁水比为80％，未采用偏心炉底出钢。其余操作相同。

精炼渣中各组份的质量百分比为CaO：49.67％，SiO₂：9.1％；Al₂O₃：31.4％，MgO：6.45％，MnO+FeO：1.21％；采用上述冶炼工艺生产的高碳铬轴承钢夹杂物评级为A(细)：0-1.0级，A(粗)：0级，B(细)：1.5级，B(粗)：0.5级，C(细)：0级，C(粗)：0级，D(细)：0.5-1.0级，D(粗)：0.5级，Ds：2.0级。产品纯净度不满足到GB/T 18254-2016标准特级优质钢水平。

Claims

1.一种低渣量的轴承钢冶炼工艺。其特征在于：包括如下步骤；

(1)采用电炉冶炼，铁水比≥95％，采用EBT偏心炉底出钢，终点碳含量0.35％-0.75％，出钢过程中依次加入铝粒、增碳剂、合金，进行脱氧合金化过程中开启底吹氩气，出钢结束后加入渣料；

其中出钢后加入渣料，渣料配比为石灰≤3.5kg/吨钢、护炉剂≤1.0kg/吨钢；

(2)精炼过程造高碱度精炼渣，补加石灰量≤1.0kg/吨钢造渣，使用少量碳化硅、电石、碳粉进行混合脱氧，精炼周期38-48min；电炉冶炼的渣量+精炼补加的渣量≤5.5kg/吨钢；

(3)采用VD真空脱气，连铸严密浇注。

2.根据权利要求1所述的一种低渣量的轴承钢冶炼工艺，其特征在于：步骤(2)碳化硅用量0.5-1.0kg/吨钢、碳粉0.5-0.6kg/吨钢、电石0.3-0.5kg/吨钢，且电石在精炼取第一样前使用，精炼周期38-48min。

3.根据权利要求1所述的一种低渣量的轴承钢冶炼工艺，其特征在于：高碱度精炼渣中各组份的质量百分比，主要成分包括CaO：50％-56％，SiO₂：7％-9％；Al₂O₃：27％-30％，MgO：6％-8％，MnO+FeO≤0.9％。

4.根据权利要求1所述的一种低渣量的轴承钢冶炼工艺，其特征在于：采用VD真空脱气中真空度达到≤67Pa所需时间≤5min，并保持时间10-15min，真空处理总时间≤20min，软吹时间30-50min。

5.根据权利要求1所述的一种低渣量的轴承钢冶炼工艺，其特征在于：轴承钢的元素组成为：C：0.93-1.05％，Si：0.15-0.23％，Mn：0.25-0.35％，Cr：1.45-1.55％，Cu≤0.25％，Mo≤0.06％，Ni≤0.25％，Al：0.005～0.030％，P≤0.025％，S：0.04-0.08％，Ca≤0.0004％，Ti≤0.0030％，其余为铁。