CN116752031A - 一种控制轴承钢棒材Ds夹杂物的精炼操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种控制轴承钢棒材Ds夹杂物的精炼操作方法，包括电炉/转炉放钢和精炼工序，所述精炼工序包括精炼前期、中期和后期操作。电炉/转炉放钢工序中钢水加入1/3时加入铝块，再依次加入低钛高碳铬铁、低铝低钛硅铁和高碳锰铁，然后加入预熔精炼渣和活性石灰控制初渣碱度。精炼前期操作中渣面化开即喂入铝线进行深脱氧，再加入碳化硅进行渣面扩散脱氧，继续通电化渣，加入活性石灰造渣控制炉渣碱度；精炼中期和后期操作中加入碳化硅进行渣面脱氧保渣保持炉渣的还原性气氛，加入活性石灰保持炉渣碱度，钢水中Al含量控制在0.030％‑0.040％，所得轴承钢棒材Ds夹杂物≤0.5级。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，特别涉及一种控制轴承钢棒材Ds夹杂物的精炼操作方法。
背景技术
Ds类夹杂物是指尺寸在13μm以上的点状夹杂物，其主要成分元素有Ca、Al、Mg、Si、O等。对于轴承来说，Ds类夹杂物是影响其疲劳寿命高低的要因之一，因为Ds类夹杂物为点状不变形夹杂物，且热膨胀系数与钢基体存在较大差别，在轴承工作过程中易在Ds夹杂物处造成应力集中，产生裂纹源，从而降低轴承的疲劳寿命。
中国专利CN201811167952.7一种无Ds类夹杂物的轴承钢钢液脱氧控制方法，公开了转炉→LF→RH→CC工序生产高碳铬轴承，采用碳化硅脱氧，降低渣中自由CaO以及减少钢液中Al2O3夹杂的形成，RH精炼过程高真空环流以及长时间软吹，彻底去除轴承钢中Ds类夹杂物的目的，但该工艺主要针对轴承钢盘条，且对钢液中Al含量无特殊要求。
中国专利CN200410089358.2一种减少和细化高碳铬轴承钢D类夹杂物的生产方法，公开了在LF工位采用高碱度渣脱硫，在VD工位采用低碱度渣，减少渣中自由CaO的新精炼工艺，达到减少、细化钢中D类夹杂物的目的。但该工艺操作复杂，控制条件繁琐，增加了生产成本，不适用于RH真空炉设备。
中国专利CN201610830672.4一种控制轴承钢中脆性夹杂物的精炼方法，采用控制出钢过程到RH软吹过程中铝粒加入量、温度、底吹控制、炉渣碱度等工艺条件，有效预防及去除钢中脆性夹杂物，但该工艺在出钢过程和LF精炼工序中都加入大量铝粒进行脱氧，轴承钢中Al含量可能较高。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种工艺简单、易操作的控制轴承钢棒材Ds夹杂物的精炼操作方法。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案是：其包括电炉/转炉放钢和精炼工序，所述精炼工序包括精炼前期操作、精炼中期操作和精炼后期操作。
所述电炉/转炉放钢工序：放钢过程钢水加入1/3时一次性加入1.0-2.0kg/t铝块，再加入合金料：20-25kg/t低钛高碳铬铁、2-3kg/t低铝低钛硅铁和0.8-1.5kg/t高碳锰铁，一定要先加铝块再加合金料，防止因低钛高碳铬铁合金中的铬氧化形成高熔点夹杂物，影响钢洁净度。然后加入4-6kg/t预熔精炼渣，快速化渣成渣；加入3-6kg/t活性石灰，控制初渣碱度为3-6。
其中，预熔精炼渣成分的重量含量为CaO：45％-55％，SiO2：≤5％，Al2O3：40％-50％。
所述精炼前期操作：钢水到达精炼后开始通电化渣升温，温度控制在1530-1550℃，渣面化开即喂入0.2-0.6kg/t铝线进行深脱氧，调整精炼初样铝成分，再加入0.2-0.5kg/t碳化硅进行渣面扩散脱氧，继续通电化渣，加入0.3-1.0kg/t活性石灰造渣，控制炉渣碱度为5-7。
所述精炼中期操作：加入0.2-0.5kg/t碳化硅进行渣面扩散脱氧保持炉渣的还原性气氛，同时加入0-0.5kg/t活性石灰保持炉渣碱度为5-7。
所述精炼后期操作：加入0-0.2kg/t碳化硅进行渣面脱氧保渣，钢水出站前5分钟不进行任何操作，钢水中Al含量控制在0.030％-0.040％。
本发明的有益效果为：
1，电炉/转炉放钢过程中铝脱氧产物基本为Al2O3，可被炉渣快速吸收去除；精炼前期操作中喂入铝线，不采用铝粒等含铝渣面脱氧材料，防止在渣面氧化生成Al2O3影响精炼炉渣中Al2O3饱和浓度，保持渣中Al2O3含量较低，钢水中的Al2O3能快速上浮，被炉渣吸收。
2，在精炼过程中形成的夹杂物基本为高熔点夹杂物MgO·Al2O3，可被炉渣快速吸收并去除，精炼结束后钢中大尺寸夹杂物基本被去除，同时小尺寸夹杂物基本低熔点化。本发明可实现Ds类夹杂物≤0.5级，满足轴承钢棒材对夹杂物的要求。
3，本发明提供的技术方案减轻了后面VD/RH工序以及连铸工序的操作压力，后面的工序只需进行常规的脱气、软吹操作以及保护浇注操作即可。
4，本发明操作上简单易实行，对现场操作人员理论要求不高。
具体实施方式
实施例1
放钢过程：吹炼终点温度1634℃，钢水量至1/3即35吨左右时加入180kg铝块，随后加入2174kg低钛高碳铬铁、223kg低钛低铝硅铁、148kg高碳锰铁，再加入507kg预熔精炼渣、402kg活性石灰，控制初渣碱度为3.84。各合金料和预熔精炼渣的主要成分如表1所示。
表1各合金料和预熔精炼渣的主要成分
LF过程：钢水到精炼后通电化渣升温，通电7min后查看钢水渣面情况，渣面化开喂入52kg铝线进行深脱氧，继续通电8min，并分4次加入50kg碳化硅进行扩散脱氧，加入82kg活性石灰调渣，在温度升到1548℃时取样检测成分，成分调整至按重量含量为C：0.95％、Si：0.16％、Mn：0.32％、Cr：1.42％、Al：0.050％，继续通电升温6min，随后分3次加入30kg碳化硅，用渣样取样杆取样观察炉渣呈现亮白色，炉渣碱度为6.54，取样调整成分至按重量含量为C：0.98％、Si：0.21％、Mn：0.29％、Cr：1.45％、Al：0.036％，分2次加入10kg碳化硅进行保渣，出钢前5分钟不进行任何操作，吊包出站温度1565℃。
根据国家标准GB/T 18254-2016中第8.3条取样数量和取样部位要求，明确指出“非金属夹杂物取样数量为6个”。本实施例所得轴承钢棒材的夹杂物检测评级结果见表2。
实施例2
放钢过程：吹炼终点温度1623℃，钢水量至1/3即40吨左右时加入180kg铝块，随后加入2486kg低钛高碳铬铁、264kg低钛低铝硅铁、168kg高碳锰铁，再加入513kg预熔精炼渣、404kg活性石灰，控制初渣碱度为4.05。
LF过程：钢水到达精炼后通电化渣，通电6min后查看钢水渣面情况，渣面化开喂入60kg铝线进行深脱氧，继续通电10min，并分4次加入60kg碳化硅进行扩散脱氧，加入78kg活性石灰调渣，在温度升到1550℃时取样检测成分，成分调整至按重量含量为C：0.95％、Si：0.16％、Mn：0.32％、Cr：1.42％、Al：0.050％。继续通电升温8min，随后分3次加入40kg碳化硅，用渣样取样杆取样观察炉渣呈现亮白色，炉渣碱度为6.06，成分调整至按重量含量为C:0.97％、Si：0.22％、Mn：0.30％、Cr：1.46％、Al：0.040％，在成分调整完成后，分2次加入5kg碳化硅进行保渣，出钢前5分钟不进行任何操作，吊包出站温度1570℃。
本实施例所得轴承钢棒材的夹杂物检测评级结果见表2。
实施例3
放钢过程：吹炼终点温度1630℃，钢水量至1/3即39吨左右时加入180kg铝块，随后加入2421kg低钛高碳铬铁、252kg低钛低铝硅铁、165kg高碳锰铁，再加入513kg预熔精炼渣、404kg活性石灰，控制初渣碱度为4.23。
LF过程：钢水到达精炼后通电化渣，通电6min后查看钢水渣面情况，渣面化开喂入57kg铝线进行深脱氧，继续通电11min，并分4次加入50kg碳化硅进行扩散脱氧，加入60kg活性石灰调渣，在温度升到1554℃时取样检测成分，成分调整至按重量含量为C：0.95％、Si：0.14％、Mn：0.26％、Cr：1.40％、Al：0.050％，继续通电升温，分3次加入25kg碳化硅，用渣样取样杆取样观察炉渣呈现亮白色，炉渣碱度为6.22，取样调整成分至按重量含量为C：0.97％、Si：0.22％、Mn：0.30％、Cr：1.46％、Al：0.038％，在成分调整完成后，分2次加入6kg碳化硅进行保渣，出钢前5分钟不进行任何操作，吊包出站温度1568℃。
本实施例所得轴承钢棒材的夹杂物检测评级结果见表2。
实施例4
放钢过程：吹炼终点温度1628℃，钢水量至1/3即36吨左右时加入180kg铝块，随后加入2344kg低钛高碳铬铁、235kg低铝低钛硅铁、156kg高碳锰铁，再加入502kg预熔精炼渣、398kg活性石灰，控制初渣碱度为3.92。
LF过程：钢水到达精炼后通电化渣，通电8min后查看钢水渣面情况，渣面化开喂入52kg铝线进行深脱氧，继续通电10min，并分4次加入50kg碳化硅进行扩散脱氧，加入50kg活性石灰调渣，在温度升到1560℃时取样检测成分，成分调整至按重量含量为C：0.95％、Si：0.16％、Mn：0.32％、Cr：1.42％、Al：0.050％，继续通电升温，分3次加入30kg碳化硅，用渣样取样杆取样观察炉渣呈现亮白色，炉渣碱度为6.76，取样调整成分至按重量含量为C：0.96％、Si：0.21％、Mn：0.29％、Cr：1.45％、Al：0.039％，在成分调整完成后，分2次加入8kg碳化硅进行保渣，出钢前5分钟不进行任何操作，吊包出站温度1571℃。
本实施例所得轴承钢棒材的夹杂物检测评级结果见表2。
对比例1：
放钢过程：吹炼终点温度1630℃，放钢过程中加入2354kg低钛高碳铬铁、259kg低钛低铝硅铁、154kg高碳锰铁、180kg铝块，再加入517kg预熔精炼渣、401kg活性石灰，控制初渣碱度为3.88。
LF过程：钢水到达精炼后通电化渣，通电7min后查看钢水渣面情况，渣面化开喂入50kg铝线进行深脱氧，继续通电8min，分4次加入70kg碳化硅进行扩散脱氧，加入124kg活性石灰调渣，在温度升到1554℃时取样检测成分，成分调整至按重量含量为C：0.95％、Si：0.16％、Mn：0.32％、Cr：1.42％、Al：0.050％。继续通电升温，分3次加入50kg碳化硅，用渣样取样杆取样观察炉渣呈现亮白色，炉渣碱度为6.21，成分调整至按重量含量为C:0.97％、Si：0.21％、Mn：0.29％、Cr：1.45％、Al：0.032％，在成分调整完成后，分2次加入5kg碳化硅进行保渣，吊包出站温度1572℃。
本实施例所得轴承钢棒材的夹杂物检测评级结果见表2。
对比例2：
放钢过程：吹炼终点温度1624℃，钢水量至1/3即34吨左右时加入180kg铝块，随后加入2292kg低钛高碳铬铁、245kg低钛低铝硅铁、161kg高碳锰铁，再加入524kg预熔精炼渣、404kg活性石灰，控制初渣碱度为3.96。
LF过程：钢水到达精炼后通电化渣，分4次加入80kg碳化硅进行扩散脱氧，加入135kg活性石灰调渣，在温度升到1548℃时取样检测成分，然后喂入铝线55kg，成分调整至按重量含量为C：0.95％、Si：0.16％、Mn：0.32％、Cr：1.42％、Al：0.050％。继续通电升温，分3次加入40kg碳化硅，用渣样取样杆取样观察炉渣呈现亮白色，炉渣碱度为6.49，成分调整至按重量含量为C:0.96％、Si：0.20％、Mn：0.30％、Cr：1.46％、Al：0.035％，在成分调整完成后，分2次加入5kg碳化硅进行保渣，吊包出站温度1575℃。
本实施例所得轴承钢棒材的夹杂物检测评级结果见表2。
表2各实施例和对比例的夹杂物检测评级结果
从表中的夹杂物评级结果可以看出，本方法所得的轴承钢棒材中Ds类夹杂物得到了有效控制。
Claims (6)
1.一种控制轴承钢棒材Ds夹杂物的精炼操作方法，包括电炉/转炉放钢和精炼工序，其特征在于，所述精炼工序包括精炼前期操作、精炼中期操作和精炼后期操作；
所述电炉/转炉放钢工序：放钢过程钢水加入1/3时添加铝块，再加入低钛高碳铬铁、低铝低钛硅铁和高碳锰铁，然后加入预熔精炼渣和活性石灰，控制初渣碱度为3-6；
所述精炼前期操作：钢水到达精炼后开始通电化渣升温，温度控制在1530-1550℃，渣面化开即喂入铝线进行深脱氧，继续通电化渣，加入碳化硅进行渣面扩散脱氧，加入活性石灰造渣，控制炉渣碱度为5-7；
所述精炼中期操作：加入碳化硅进行渣面扩散脱氧保持炉渣的还原性气氛，同时加入活性石灰保持炉渣碱度为5-7；
所述精炼后期操作：加入碳化硅进行渣面脱氧保渣，钢水出站前5分钟不进行任何操作，钢水中Al含量控制在0.030％-0.040％。
2.根据权利要求1所述的控制轴承钢棒材Ds夹杂物的精炼操作方法，其特征在于，电炉/转炉放钢工序中铝块加入量为1.0-2.0kg/t，低钛高碳铬铁加入量为20-25kg/t，低铝低钛硅铁加入量为2-3kg/t和高碳锰铁加入量为0.8-1.5kg/t；活性石灰加入量为3-6kg/t，预熔精炼渣加入量为4-6kg/t。
3.根据权利要求1所述的控制轴承钢棒材Ds夹杂物的精炼操作方法，其特征在于，电炉/转炉放钢工序中预熔精炼渣成分按照重量含量为CaO：45％-55％，SiO2≤5％，Al2O3：40％-50％。
4.根据权利要求1所述的控制轴承钢棒材Ds夹杂物的精炼操作方法，其特征在于，精炼前期操作中铝线加入量为0.2-0.6kg/t，碳化硅加入量为0.2-0.5kg/t，活性石灰加入量为0.3-1.0kg/t。
5.根据权利要求1所述的控制轴承钢棒材Ds夹杂物的精炼操作方法，其特征在于，精炼中期操作中碳化硅加入量为0.2-0.5kg/t，活性石灰加入量为0-0.5kg/t。
6.根据权利要求1所述的控制轴承钢棒材Ds夹杂物的精炼操作方法，其特征在于，精炼后期操作中碳化硅加入量为0-0.2kg/t。
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2023
- 2023-05-17 CN CN202310555260.4A patent/CN116752031A/zh active Pending
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