CN102851443A - 一种提高铝脱氧轴承钢连浇炉数的方法 - Google Patents

Abstract

一种提高铝脱氧轴承钢连浇炉数的方法，其步骤包括：铁水脱硫；转炉冶炼；转炉出钢并合金化；氩站进行吹氩搅拌；精炼；真空处理；喂硅钙线处理；保护浇铸并连铸成坯。本发明的特点在于：轴承钢连铸的连浇炉数由现有的2炉提高到5炉及以上以上，使生产效率大大提高；钢包使用次数增加，耐材消耗减少，工人劳动强度降低；可稳定控制氧含量和非金属夹杂在较低水平，钢质洁净度高。

Description

一种提高铝脱氧轴承钢连浇炉数的方法

技术领域

本发明涉及一种冶炼方法，具体属于一种提高轴承钢连浇炉数的方法。

背景技术

轴承是机械传动部件，当轴承工作时，轴承内、外套圈和轴承滚动体间承受高频交变应力的作用，工作条件十分苛刻。在复杂交变应力作用下，在套圈或滚动体的表面上抗疲劳强度低的部位首先产生疲劳裂纹，最后形成疲劳剥落，使轴承破损失效。

人们经过长期的研究发现，氧含量显著影响轴承钢的疲劳寿命。瑞典SKF公司对轴承钢氧含量与疲劳寿命的关系，做过大量的试验研究工作，得出了明确的结论，即疲劳寿命与氧含量的关系为L₁₀(相对寿命)=372〔O〕^－1.6，即氧含量0.0010 %轴承钢的疲劳寿命是氧含量0.0040 %轴承钢的10倍。因此，如何减少轴承钢中的氧含量一直是该领域工作者的研究课题。

为实现轴承钢的低氧含量，炼钢过程中一般都需要用强脱氧剂Al进行脱氧，用Al脱氧成本低且可以获得较低的溶解氧含量,但是脱氧产物Al₂O₃夹杂不易上浮去除。而残留在钢中的Al₂O₃夹杂物在轧制过程中会沿轧制方向碎裂为链状夹杂物带,其尖锐的棱角易引发空穴的形成和成为应力源,对轴承钢的疲劳寿命非常不利，且在轴承钢连铸生产时，Al₂O₃夹杂物易在水口处聚集粘附形成结瘤而堵塞水口。目前，轴承钢因连铸水口结瘤堵塞，连浇炉数未超过2炉，导致生产效率低、成本高，成为制约轴承钢采用连铸工艺生产的“瓶颈”。

中国专利申请号:01132236的专利文献，公开了一种采用60吨以上的直流电炉初炼(EBT出钢，添加精炼渣料、各种必需的铁合金、增碳剂和铝脱氧剂)-钢包炉精炼(底吹氩)-真空炉脱气-模铸工艺生产钢中氧含量和钛含量分别不大于0.0007 %和0.012 %的超纯高碳铬轴承钢的冶炼方法；中国专利申请号:200410025102的专利文献，公开了一种采用配料优化→30吨电炉初炼钢液→底吹氩钢包炉精炼→真空炉脱气→模铸工艺生产氧、钛、氮含量分别≤0.0007 %、0.0012 %、0.0055%的高清洁高碳铬轴承钢的方法；中国专利申请号:03153956的专利文献，公开了一种采用常规的电炉、转炉或其它非真空熔炼炉中熔化、在精炼装置中精炼、在精炼后期以喂包芯线或加入合金块进行钡合金化，以提高钢的洁净度，使钢中氧含量为0.0008 %的一种钡微合金化轴承钢的生产方法。

上述几个已公开的专利文献，均是只解决氧含量和钛含量的问题，都未涉及轴承钢连铸水口结瘤堵塞问题的解决方案。

还有日本专利公开号为：特開2004－169147的专利文献，公开了一种轴承钢生产方法，转炉吹炼后，在钢包中用Al脱氧，同时添加MgO粉剂对顶渣进行改质处理，使脱氧产物Al₂O₃夹杂易上浮去除。但其存在的不足是顶渣浮于钢液表面易固化，钢液和钢渣之间难以充分发生反应，实际去除Al₂O₃夹杂效果有限，亦不能解决轴承钢的连铸生产难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能使轴承钢连铸的连浇炉数提高到5炉及以上，而且可将其氧含量控制在≤0.0010 %，非金属夹杂物控制在A类≤1.0、B类≤1.0、C类为0、D类≤0.5的提高铝脱氧轴承钢连浇炉数的方法。

实现上述目的的措施：

一种提高铝脱氧轴承钢连浇炉数的方法，其步骤：

1）铁水脱硫，控制高炉铁水入铁水罐温度不低于1320℃，并控制脱硫后铁水中的：S重量百分比含量≤0.010%，P重量百分比含量≤0.20%，Si重量百分比含量0.10～1.00%；

2）转炉冶炼，控制脱硫铁水进入转炉的温度不低于1220℃，控制氧化渣碱度R不低于3.0，控制转炉终点C重量百分比含量不低于0.08%； R=CaO/SiO₂；

3）转炉出钢并合金化，控制转炉流入钢包的渣量厚度不超过150mm；当出钢到钢水总量的1/4时，按照0.20～1.0Kg/吨钢一次性加入铝；

4）氩站进行吹氩搅拌，吹氩搅拌不少于3分钟后，按照≤0.8Kg/吨钢喂入Al线；

5）进行精炼，精炼渣选用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣系，控制精炼渣中碱度R：2.0～5.0， R=CaO/SiO₂；

6）进行真空处理，控制真空度在不大于150Pa下保持5～30分钟；

7）喂硅钙线处理，按照0.10～0.80Kg/吨钢喂入硅钙线，随后常规加入碳化稻壳，并进行常规低氩气流量搅拌不少于5分钟；

8）进行保护浇铸并连铸成坯，控制中间包钢水过热度在15～35℃；控制拉坯速度为：0.5～2.0m/min。

本发明与现有技术相比，具有以下主要优点：轴承钢连铸的连浇炉数由现有的2炉提高到5炉及以上以上，使生产效率大大提高；钢包使用次数增加，耐材消耗减少，工人劳动强度降低；可稳定控制氧含量和非金属夹杂在较低水平，钢质洁净度高。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例各实施例检验结果列表；

实施例1（连铸连浇第1炉）:

1）铁水脱硫，高炉铁水入铁水罐温度为1320℃，铁水脱硫后，铁水中以下组分的重量百分比含量控制为：S：0.005%，P：0.15%， Si：0.30%；

2）转炉冶炼，控制脱硫铁水进入转炉的温度为1250℃，控制氧化渣碱度R：3.5，控制转炉终点C重量百分比含量为0.08%； 

3）转炉出钢并合金化，控制转炉流入钢包的渣量厚度为80mm；当出钢到钢水总量的1/4时，按照0.50Kg/吨钢一次性加入铝；

4）氩站进行吹氩搅拌，吹氩搅拌3分钟后，按照0.5Kg/吨钢喂入Al线；离站Als为0.04%；

5）进行精炼，精炼渣选用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣系，控制精炼渣中碱度R：2.0；

6）进行RH真空处理，控制真空度在150Pa下保持30分钟；

7）喂硅钙线处理，按照0.30Kg/吨钢喂入硅钙线，随后常规加入碳化稻壳，并进行常规低氩气流量搅拌时间为10分钟；

8）进行保护浇铸并连铸成坯，控制中间包钢水过热度20℃；控制拉坯速度为：0.5m/min。

按国家轴承钢标准GB/T18254-2002的取样检验规则，对实施例1（连铸连浇第1炉）这炉钢进行了全氧含量分析和非金属夹杂物评定，结果见表1。

实施例2（连铸连浇第2炉）:

1）铁水脱硫，高炉铁水入铁水罐温度为1325℃，铁水脱硫后，铁水中以下组分的重量百分比含量控制为：S：0.008%，P：0.10%， Si：0.10%；

2）转炉冶炼，控制脱硫铁水进入转炉的温度为1260℃，控制氧化渣碱度R：3.0，控制转炉终点C重量百分比含量为0.15%； 

3）转炉出钢并合金化，控制转炉流入钢包的渣量厚度为50mm；当出钢到钢水总量的1/4时，按照0.70Kg/吨钢一次性加入铝；

4）氩站进行吹氩搅拌，吹氩搅拌3分钟后，按照0.1Kg/吨钢喂入Al线；离站Als为0.02%；

5）进行精炼，精炼渣选用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣系，控制精炼渣中碱度R：4.0；

6）进行RH真空处理，控制真空度在110Pa下保持10分钟；

7）喂硅钙线处理，按照0.10Kg/吨钢喂入硅钙线，随后常规加入碳化稻壳，并进行常规低氩气流量搅拌时间为5分钟；

8）进行保护浇铸并连铸成坯，控制中间包钢水过热度15℃；控制拉坯速度为：0.8m/min。

按国家轴承钢标准GB/T18254-2002的取样检验规则，对本实施例（连铸连浇第2炉）这炉钢进行了全氧含量分析和非金属夹杂物评定，结果见附表1。

实施例3（连铸连浇第3炉）:

1）铁水脱硫，高炉铁水入铁水罐温度为1330℃，铁水脱硫后，铁水中以下组分的重量百分比含量控制为：S：0.008%，P：0.12%， Si：1.0%；

2）转炉冶炼，控制脱硫铁水进入转炉的温度为1290℃，控制氧化渣碱度R：3.8，控制转炉终点C重量百分比含量为0.3%； 

3）转炉出钢并合金化，控制转炉流入钢包的渣量厚度为150mm；当出钢到钢水总量的1/4时，按照0.80Kg/吨钢一次性加入铝；

4）氩站进行吹氩搅拌，吹氩搅拌6分钟后，按照0.1Kg/吨钢喂入Al线；离站Als为0.015%；

5）进行精炼，精炼渣选用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣系，控制精炼渣中碱度R：4.5；

6）进行RH真空处理，控制真空度在67Pa下保持20分钟；

7）喂硅钙线处理，按照0.80Kg/吨钢喂入硅钙线，随后常规加入碳化稻壳，并进行常规低氩气流量搅拌时间为30分钟；

8）进行保护浇铸并连铸成坯，控制中间包钢水过热度35℃；控制拉坯速度为：1.2m/min。

按国家轴承钢标准GB/T18254-2002的取样检验规则，对本实施例（连铸连浇第3炉）这炉钢进行了全氧含量分析和非金属夹杂物评定，结果见附表1。

实施例4（连铸连浇第4炉）:

1）铁水脱硫，高炉铁水入铁水罐温度为1395℃，铁水脱硫后，铁水中以下组分的重量百分比含量控制为：S：0.007%，P：0.10%， Si：0.4%；

2）转炉冶炼，控制脱硫铁水进入转炉的温度为1350℃，控制氧化渣碱度R：5.0，控制转炉终点C重量百分比含量为0.35%； 

3）转炉出钢并合金化，采用AlMgC质钢包，控制转炉流入钢包的渣量厚度为150mm；当出钢到钢水总量的1/4时，按照0.40Kg/吨钢一次性加入铝；

4）氩站进行吹氩搅拌，吹氩搅拌3分钟后，按照0.5Kg/吨钢喂入Al线；离站Als为0.025%；

5）进行精炼，精炼渣选用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣系，控制精炼渣中碱度R：4.2；

6）进行VD真空处理，控制真空度在20Pa下保持5分钟；

7）喂硅钙线处理，按照0.60Kg/吨钢喂入硅钙线，随后常规加入碳化稻壳，并进行常规低氩气流量搅拌时间为25分钟；

8）进行保护浇铸并连铸成坯，控制中间包钢水过热度25℃；控制拉坯速度为：1.5m/min。

按国家轴承钢标准GB/T18254-2002的取样检验规则，对本实施例（连铸连浇第4炉）这炉钢进行了全氧含量分析和非金属夹杂物评定，结果见附表1。

实施例5（连铸连浇第5炉）:

1）铁水脱硫，高炉铁水入铁水罐温度为1325℃，铁水脱硫后，铁水中以下组分的重量百分比含量控制为：S：0.007%，P：0.20%， Si：0.4%；

2）转炉冶炼，控制脱硫铁水进入转炉的温度为1220℃，控制氧化渣碱度R：5.0，控制转炉终点C重量百分比含量为0.4%； 

3）出钢并合金化，控制转炉流入采用AlMgC质钢包的渣量厚度为60mm；当出钢到钢水总量的1/4时，按照1.0Kg/吨钢一次性加入铝；

4）氩站进行吹氩搅拌，吹氩搅拌3分钟后，按照0.1Kg/吨钢喂入Al线；离站Als为0.01%；

5）进行精炼，精炼渣选用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣系，控制精炼渣中碱度R：3.5；

6）进行VD真空处理，控制真空度在25Pa下保持10分钟；

7）喂硅钙线处理，按照0.20Kg/吨钢喂入硅钙线，随后常规加入碳化稻壳，并进行常规低氩气流量搅拌时间为15分钟；

8）进行保护浇铸并连铸成坯，控制中间包钢水过热度20℃；控制拉坯速度为：2.0m/min。

按国家轴承钢标准GB/T18254-2002的取样检验规则，对本实施例（连铸连浇第5炉）这炉钢进行了全氧含量分析和非金属夹杂物评定，结果见附表1。

实施例6（连铸连浇第6炉）:

1）铁水脱硫，高炉铁水入铁水罐温度为1340℃，铁水脱硫后，铁水中以下组分的重量百分比含量控制为：S：0.002%，P：0.05%， Si：0.4%；

2）转炉冶炼，控制脱硫铁水进入转炉的温度为1275℃，控制氧化渣碱度R：3.7，控制转炉终点C重量百分比含量为0.5%； 

3）出钢并合金化，控制转炉流入采用AlMgC质钢包的渣量厚度为110mm；当出钢到钢水总量的1/4时，按照0.2Kg/吨钢一次性加入铝；

4）氩站进行吹氩搅拌，吹氩搅拌3分钟后，按照0.8Kg/吨钢喂入Al线；离站Als为0.03%；

5）进行精炼，精炼渣选用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣系，控制精炼渣中碱度R：4.3；

6）进行VD真空处理，控制真空度在75Pa下保持15分钟；

7）喂硅钙线处理，按照0.10Kg/吨钢喂入硅钙线，随后常规加入碳化稻壳，并进行常规低氩气流量搅拌时间为15分钟；

8）进行保护浇铸并连铸成坯，控制中间包钢水过热度20℃；控制拉坯速度为：1.7m/min。

按国家轴承钢标准GB/T18254-2002的取样检验规则，对本实施例（连铸连浇第6炉）这炉钢进行了全氧含量分析和非金属夹杂物评定，结果见附表1。

表1  各实施例检验结果列表

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims (1)

1.一种提高铝脱氧轴承钢连浇炉数的方法，其步骤：

1）铁水脱硫，控制高炉铁水入铁水罐温度不低于1320℃，并控制脱硫后铁水中的：S重量百分比含量≤0.010%，P重量百分比含量≤0.20%，Si重量百分比含量0.10～1.00%；

2）转炉冶炼，控制脱硫铁水进入转炉的温度不低于1220℃，控制氧化渣碱度R不低于3.0，控制转炉终点C重量百分比含量不低于0.08%； R=CaO/SiO₂；

3）转炉出钢并合金化，控制转炉流入钢包的渣量厚度不超过150mm；当出钢到钢水总量的1/4时，按照0.20～1.0Kg/吨钢一次性加入铝；

4）氩站进行吹氩搅拌，吹氩搅拌不少于3分钟后，按照≤0.8Kg/吨钢喂入Al线；

5）进行精炼，精炼渣选用CaO-SiO₂-Al₂O₃渣系，控制精炼渣中碱度R：2.0～5.0， R=CaO/SiO₂；

6）进行真空处理，控制真空度在不大于150Pa下保持5～30分钟；

7）喂硅钙线处理，按照0.10～0.80Kg/吨钢喂入硅钙线，随后常规加入碳化稻壳，并进行常规低氩气流量搅拌不少于5分钟；

8）进行保护浇铸并连铸成坯，控制中间包钢水过热度在15～35℃；控制拉坯速度为：0.5～2.0m/min。