CN108118115A - 一种vd流程冶炼高碳铬轴承钢的方法 - Google Patents

Abstract

一种VD流程冶炼高碳铬轴承钢的方法，包括如下步骤：1)冶炼，电炉冶炼轴承钢母液；2)出钢，出钢结束后钢中Al 0.10～0.15％，C 0.8～0.9％，钢液温度1560～1600℃；3)VD脱氢脱氮处理，抽真空，真空要求400Pa以下，达真空要求2‑4min后，底吹搅拌，底吹搅拌总流量200～400Nl/min；抽真空2‑4min后加铝粒0.2～0.7kg/T及SiC粉0.5～1kg/t或硅铁粉0.3～0.8kg/t渣面脱氧，结束后炉渣碱度控制3‑5，CaO/Al₂O₃＝1.6～2.0，CaF₂＝0.5～1.5％，处理时间15～20min；4)LF升温并合金化处理；5)VD脱氧去除夹杂处理；6)VD破空后加碳化稻壳与渣面保温，去除夹杂处理，要求底吹流量50～150Nl/min，处理时间≥20min；7)浇铸。

Description

一种VD流程冶炼高碳铬轴承钢的方法

技术领域

本发明涉及炼钢领域，特别涉及一种VD流程冶炼高端轴承钢的方法。

背景技术

轴承是重要的机械基础件，在大多数机械产品和工程结构中应用十分广泛。它在很大程度上决定了装备的精度、性能、寿命与可靠性，在国民经济中占有极其重要的地位。轴承钢中冶炼过程夹杂物控制一直是轴承钢研发过程中的重点，控制轴承钢中的大颗粒球状夹杂物即Ds类(≥13μm)更是轴承钢夹杂物控制的重中之重，同时轴承钢全氧及B类夹杂控制也是冶炼过程控制的重点。

目前轴承钢生产按真空精炼方式划分，主要有VD(真空脱气)流程以及RH(真空循环脱气)流程。

对于RH流程，由于真空处理过程不发生强烈的钢渣混冲，同时真空脱气力度强，其Ds夹杂以及全氧控制相对容易，但RH设备要求厂房高，且RH脱硫能力差，RH流程对生产其他钢种适应性不强。

相比RH流程，VD流程因脱气能力和脱硫能力强，对生产各类特钢适应能力强，VD流程用来生产轴承钢仍受到欢迎。但因VD在处理轴承钢过程中，因钢渣混冲激烈，导致卷渣严重，会引发Ds夹杂问题，还有钢液碳控制不稳定以及铝控制不稳定，会导致VD破空后需要补碳或补铝或需再次降温，这些均会导致全氧上升以及B类夹杂超标。

为了解决全氧问题，中国专利申请号CN201410321038.9公开了一种高碳轴承钢冶炼工艺，主要措施是在电炉出钢过程一次性加完脱氧剂铝以及造渣料，在随后LF精炼不补加铝，用SiC作为渣面脱氧剂，然而，电炉出钢一次性完成脱氧铝加入以及渣料加入达钢水目标在实施过程会出现偏差，很难实现稳定控制。中国专利CN01132236.5给出一种超纯高碳铬轴承钢的生产方法，主要通过电炉冶炼间歇流出氧化性渣、并清理精炼用钢包来控制钛含量小于12×10^-5，该方法并没有考虑电炉出钢碳的控制范围，也无法保证电炉出钢钢水氧含量处于较低水平。

为了解决Ds夹杂问题，CN1621538公开了减少和细化高碳铬轴承钢D类夹杂物的生产方法，提出LF用硅铁粉扩散脱氧并采用高碱度渣脱氧和脱硫，而VD工位改为低碱度，防止VD过程增钙，VD过程用低碱度渣对防止Ds夹杂有作用，但对全氧控制不利，同时VD低碱度渣对钢液碳含量控制以及铝含量控制也不利，VD结束后可能还要补碳或补铝，对全氧控制及B类夹杂控制不利。

发明目的

本发明的目的在于提供一种VD流程冶炼高碳铬轴承钢的方法，解决VD流程轴承钢冶炼存在的Ds夹杂问题并控制好全氧以及B类夹杂，最终实现高端轴承钢的稳定化生产。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种VD流程冶炼高碳铬轴承钢的方法，其包括如下步骤：

1)冶炼

电炉冶炼轴承钢母液，要求冶炼终点碳含量质量百分比0.4～0.9％，铬含量质量百分比1～1.5％，钢液温度1660～1700℃；

2)出钢

出钢过程前1/3时间段内加铝粒、造渣料石灰及萤石，出钢过程1/3～3/4时间段配加焦碳，最后的1/4时间段无需再加物料，要求出钢结束后钢中铝含量控制在0.10～0.15％，碳含量控制在0.8～0.9％，钢液温度控制1560～1600℃；

3)VD脱氢脱氮处理，

抽真空，先不底吹搅拌，真空要求控制400Pa以下，达真空要求2-4min后，底吹搅拌，底吹搅拌总流量200Nl/min～400Nl/min，保证钢液面吹开，利用真空条件下钢液生成的气体搅拌快速化渣；抽真空2-4min后加铝粒0.2～0.7kg/T以及SiC粉0.5～1kg/t或硅铁粉0.3～0.8kg/t渣面脱氧，结束后炉渣碱度控制3-5，CaO/Al₂O₃＝1.6～2.0，CaF₂＝0.5～1.5％，真空处理时间15～20min；

4)LF升温并合金化处理

处理前，测温取钢样及渣样分析，然后电极埋弧升温，并根据取样分析结果加入锰铁、铬铁合金化，最终成分达GCr15要求，LF处理时间约40～50min，结束温度1530～1560℃；

5)再次VD脱氧去除夹杂处理；

抽真空并底弱搅拌处理，真空要求控制200Pa以下，底吹搅拌总流量30Nl/min～150Nl/min，弱搅拌确保渣面不被吹开，处理时间20～25min；结束温度1500～1520℃；

6)VD破空后加碳化稻壳与渣面保温，随后测温取样，合格后弱搅拌去除夹杂处理，要求底吹流量50～150Nl/min，处理时间大于等于20min；

7)浇铸。

优选的，步骤1)中，电炉冶炼后期不断倒脱磷渣，钢液温度超过1650℃后停止吹氧，补加铬铁合金，合金加入量满足铬含量质量百分比1～1.5％，合金加入继续通电升温，用炉门枪喷吹Ar气搅拌熔池，通电2-4min且温度达到要求后出钢。

优选的，步骤2)中，铝粒加入量为1.8～2.5kg/(t钢水)，石灰加入量为铝粒加入量的3～4倍，萤石加入量为石灰加入量的1.5～2％。

优先的，步骤3)中，电极通电10-15min后根据钢样检测结果，加入锰铁和铬铁合金进行合金化，并允许喂铝丝调整钢液铝含量在0.015～0.03％，并加入少量石灰和铝粒调整炉渣成分，冶炼20-30min再取钢样一次，随后根据取样结果做碳和铝成分微调，要求LF结束后钢液成分达到GCr15要求，炉渣成分复合碱度即CaO/SiO₂在5-10，CaO/Al₂O₃＝1.6～2.4，CaF₂＝0.5～1.5％，FeO<0.5％。

在本发明方法中：

本发明步骤1)要求，电炉冶炼轴承钢母液，要求冶炼终点碳含量质量百分比0.4～0.9％，铬含量质量百分比1～1.5％，钢液温度1660～1700℃。

相对于电炉冶炼轴承钢传统方法，本发明对铬含量做了要求，因为在钢液碳含量0.4～0.9％环境下，钢中铬从热力学上分析不存在被氧化的可能，经计算，1650℃条件下，仅当碳含量下降到0.05％以下，平衡的氧才具备氧化钢液中含1.5％铬的能力，即使考虑钢液氧的过饱和，碳含量0.4～0.9％环境也可确保钢液中含1.5％铬不被氧化。电炉就开始铬合金化可减轻后LF工序加铬铁负担，同时铬铁所包含的有害夹杂可尽早去除。对电炉出钢碳含量要求是从降低电炉出钢氧含量考虑的，又考虑到电炉终点碳含量控制难度大，所以把范围放宽，最终要求碳含量0.4～0.9％。对钢液温度的要求主要是从后工序先走VD考虑的，钢液温度不宜过低，也不能超过电炉承受极限，所以，钢液温度控制1660～1700℃。

本发明步骤2)，出钢过程前1/3时间段内加铝粒、造渣料石灰及少量萤石，出钢过程1/3～3/4时间段配加焦碳，最后的1/4时间段无需再加物料，要求出钢结束后钢中铝含量控制在0.10～0.15％，碳含量控制在0.8～0.9％，钢液温度控制1560～1600℃。

步骤2)要求先加铝和石灰等渣料，然后再配碳，主要考虑是配碳后钢液已经处于脱氧状态，配碳后不至于引发强烈碳氧反应导致大沸腾，另外，渣料和铝一起加是为了保证渣料在钢水高温能量传递下实现初步熔融。出钢后铝含量控制0.10～0.15％主要是考虑后工序钢中还要与炉渣反应，铝含量会进一步降低，出钢铝含量高会减轻后工序补铝负担，实现早期脱氧，以控制钢水洁净度。渣料以石灰为主，配合少量萤石是为了化渣方便，同时少量萤石不会对后面生产产生负面影响，本发明还有一特点是不用加合成预熔渣，可大大降低渣量和生产成本，因为后工序VD可实现快速化渣，不必加预熔渣。

本发明步骤3)，VD脱氢脱氮处理，抽真空，先不底吹搅拌，真空要求控制400Pa以下，达真空要求2-4min后，底吹搅拌，底吹搅拌总流量200Nl/min～400Nl/min，保证钢液面吹开，利用真空条件下钢液生成的气体搅拌快速化渣。抽真空2-4min后加铝粒0.2～0.7kg/t以及SiC粉0.5～1kg/t或硅铁粉0.3～0.8kg/t渣面脱氧，结束后炉渣碱度控制3-5，CaO/Al₂O₃＝1.6～2.0，CaF₂＝0.5～1.5％处理时间15～20min。

电炉出钢后就进行VD处理的可行处在于轴承钢是高碳钢，其液相线温度仅1450℃左右，在未经过LF升温前提下VD处理的降温不会导致钢水凝固而影响生产。之所以在冶炼过程先VD处理，是基于以下几个方面考虑：其一是本发明发明人通过真空感应炉试验发现真空处理过程炉渣熔化速率远超过常压处理，这是前人所未发现的一个现象，原理是真空条件下炉渣内氧化物与钢水继续反应生成CO促进了化渣，同时渣内包含的碳酸盐也促进其化渣，这一现象发现说明，与其在LF炉通过电弧化渣，不如在VD化渣，其效率不仅更高，而且负面影响小，LF电弧化渣最大缺点是加热过程导致钢液二次氧化，同时导致钢液吸氮；其二，先VD处理可实现强搅拌过程钢液少吸钙，即使有卷渣进入钢液，卷渣液滴也有充分的时间上浮，这样方面Ds夹杂控制；其三，先VD处理有意于脱氮和脱氢，因为钢液和渣还未充分脱氧，VD处理过程可释放大量CO气泡作为脱气的界面；其四，先VD处理可促进钢渣界面处于良好且氧化钙略饱和状态，促进夹杂物吸收。先VD处理定下后，具体工艺方面，要求先不底吹搅拌而先抽真空，主要是抽真空过程，钢渣反应会很激烈，如先底搅拌会导致溢钢或溢渣，在抽真空2-5min加入渣面脱氧剂是为了及时降低炉渣氧化性，加入SiC或硅铁粉主要是渣面脱氧调节炉渣碱度，加入铝粉是渣面脱氧，同时为了避免渣面脱氧生成的铝酸钙进入钢液深处，也要求加入渣面脱氧剂后不必底吹搅拌，让其在钢渣界面碳氧反应带动下上浮加入渣内，因抽真空达要求需3min以上，所以抽真空2-4min还未开始底吹。铝粒、硅碳粉或硅铁加入量受最终炉渣碱度以及CaO/Al₂O₃控制，可根据物料平衡计算来确定其加入量多少，经计算在铝粒0.2～0.7kg/t以及SiC粉0.5～1kg/t或硅铁粉0.3～0.8kg/t范围内。最终炉渣碱度要求3-5，主要是为了保证为中碱度渣，防止炉渣对钢液增钙严重；要求CaO/Al₂O₃＝1.6～2.0主要是确保炉渣流动性且避免炉渣向钢液增钙。根据实际生产经验，初始实际15～20min可达到脱氮脱氢之目的，处理结束后氮含量可小于40ppm，氢含量小于1.2ppm。

本发明步骤4)中，LF升温并合金化处理，处理前，测温取钢样及渣样分析，然后电极埋弧升温，10min后根据钢样检测结果，加入锰铁和少量铬铁合金进行合金化，并允许喂铝丝调整钢液铝含量在0.015～0.03％，并加入少量石灰和铝粒调整炉渣成分，冶炼20min再取钢样一次，随后根据取样结果做碳和铝成分微调，要求LF结束后钢液成分达到GCr15要求，炉渣成分复合碱度即CaO/SiO₂在5-10，CaO/Al₂O₃＝1.6～2.4，(CaF₂)含量＝0.5～1.5％，(FeO)含量<0.5％；处理时间40～50min，结束温度1530～1560℃。

到了步骤4)LF处理，由于前工序已经初步实现了铬合金化以及化渣，LF任务得到大大减轻，仅需锰合金化和合金成分微调即可，这样有充分的时间来把渣成分调整到所需范围内，并有充分时间去除夹杂，最终要求炉渣碱度在高碱度范围内，主要目的是防止后处理过程特别是真空处理过程炉渣向钢液增氧，CaO/Al₂O₃＝1.6～2.4是为了既保证炉渣具有较好流动性，又保证其吸附氧化铝夹杂能力，炉渣少量CaF₂是确保炉渣具有更好流动性，对FeO含量有要求也是确保炉渣具备很好的低氧化性，避免后面向钢液增氧。处理时间40-50***要是从流程角度设定的。结束温度考虑的是满足再次VD处理后温度满足连铸要求。

本发明步骤5)中，再次VD脱氧去除夹杂处理；抽真空并底弱搅拌处理，真空要求控制200Pa以下，底吹搅拌总流量30Nl/min～150Nl/min，弱搅拌确保渣面不被吹开，处理时间20～25min。结束温度1500～1520℃。

再次VD处理的目的是为了进一步脱氧和去除夹杂，同时进一步确保氢、氮含量控制到位，为了避免卷渣，采用弱搅拌处理。由于轻处理且炉渣具备高碱度低氧化性，则处理过程碳氧反应不再激励，则碳损很少，另外，由于炉渣碱度高，钢液铝也不易继续与渣反应导致铝损少，综合来看铝、碳含量可稳定控制，从而不需VD破空后补碳或补铝，从而从根本上解决了因二次氧化引发的B类夹杂超标和增氧问题。

在本发明步骤1)中，还对电炉如何加铬铁合金做了工艺规定，电炉冶炼后期不断倒脱磷渣，钢液温度超过1650℃后停止吹氧，补加铬铁合金，合金加入量满足铬含量质量百分比1～1.5％，合金加入继续通电升温，用炉门枪喷吹Ar气搅拌熔池，通电2-4min且温度达到要求后出钢。

在电炉冶炼过程加铬铁一般认为会影响到磷含量的控制，但真正影响P含量控制的是炉渣成分以及氧化铁含量，铬铁加入后，只要措施得当，不让铬铁直接与渣长时间接触，就不会影响到磷的控制。本发明要求停止吹氧后补加铬铁合金，主要是铬铁加入后如吹氧，则容易导致铬铁氧化，铬铁合金加入后，继续升温，并强化搅拌目的是确保铬铁快速熔化，因为铬铁密度略低于钢液密度，又因电炉末期钢渣界面处有大量CO气泡产生，导致钢渣界面处钢液实际密度被降低，所以铬铁加入钢液后，会悬浮在钢液中，不会长时间与渣接触，这样铬铁会很好地熔化且不被渣氧化，停氧后喷吹氩气还有一个目的是维持钢渣界面碳氧反应。铬铁熔化时间大于2-4min左右，此时温度合适，可以出钢。

在本发明步骤2)中，还要求铝粒加入量为1.8～2.5kg/(t钢水)，石灰加入量为铝粒加入量的3～4倍，萤石加入量为石灰加入量的1.5～2％。

步骤2)中铝粒和石灰加入量的确定主要是根据钢液氧化性来确定的，考虑到出钢下渣在500kg～1000之间，根据物料平衡计算了用于还原下渣中氧化铁所需铝量，铝加入量还要考虑脱氧及铝合金化要求，经过复杂物料平衡计算，最终确定铝粒加入量为1.8～2.5kg/(t钢水)，石灰加入量主要是从最终炉渣钙铝比考虑的。

最后说明的是本发明在实际生产调运过程中是可实施的，要求LF炉及VD炉均有两个位置放置钢包，这也是大多数钢厂的标准配置。由于轴承钢在连铸过程需慢速浇铸，对于150吨的炉子，浇铸时间约50至65min，这样，本发明设计的EAF-VD-LF-VD流程通过合理的调运安排，是可以实施的，具体地，电炉出钢后，因无需扒渣，则可直接到达VD，由于第一次VD处理时间仅为15-20min，加上测温取样、调运，时间可控制在25min以内离开VD，当第一炉到达LF处理约40-5min，第二包钢水可到达VD进行第一次处理并再次调运到LF，行车可在LF炉直接将第一包钢水调运VD进行第二次处理，此阶段可将第三包钢水调运到VD另一个位置，等第一包钢水真空处理完毕，则第三包钢水开始第一次VD处理，第一包钢水则按步骤(6)所列的软搅拌去除夹杂处理，真空处理时间合计可小于50min，等第三包钢水处理完毕，则调包到LF炉，同时把第二包钢水调包到VD炉，然后把第一包钢水调运上连铸，再将第四包钢水从电炉出钢掉到VD，周而复始，则在生产中实施本发明。

本发明的有益效果：

本发明方法冶炼轴承钢先过VD、电炉内先补加铬铁等。先VD强搅拌过程化渣容易，且不吸钙，减轻LF炉负担，即使卷渣也有充分时间上浮，方便Ds夹杂控制，VD先处理有利于初生夹杂快速长大，并去除。再次VD终点铝可稳定控制，减少补铝现象更重要无需补碳；再次VD高真空可在高碱度下运行。

本发明可实现高端轴承钢的稳定化生产，Ds夹杂级别控制小于等于1.0级，B类夹杂小于等于1级，全氧含量小于等于6ppm，同时由于炉渣量得到有效控制，生产成本也比常规流程有所降低。

具体实施方式

以下结合实施例说明本发明在生产上的应用。

实施例1

本发明在150吨电炉配置LF、VD流程上实施，要求LF及VD工位有两个放置钢包位置。具体实施过程如下：

(1)电炉冶炼轴承钢母液155吨，终点碳含量质量百分比为0.5％时，温度大于1620℃时，停止吹氧，加入铬铁合金3吨，铬铁合金碳含量5％左右，铬含量57％左右，合金加料后，炉门氧枪吹氩气搅拌渣面维持沸腾，同时通电继续升温，3min过后，钢液温度1670℃，碳含量0.6％，铬含量1.1％，开始进入出钢准备。

(2)出钢，出钢需大约4min，进行到1min时加铝粒、造渣料石灰及少量萤石，铝粒加入量为319kg，石灰加入量为1吨，萤石加入量为15kg；出钢过程进行到2min时间配加焦碳500kg，随后时间段无需再加物料，出钢结束后钢中铝含量为0.11％，碳含量控制在0.85％，钢液温度控制1580℃，降温90℃。

(3)VD脱氢脱氮处理，抽真空，先不底吹搅拌，2.5min后加入渣面脱氧剂铝50kg，SiC150kg渣面脱氧，3min后真空度达要求400Pa以下，开始底吹搅拌，底吹总流量为250Nl/min，可视钢液面被裸露到真空中，搅拌2min后整个炉渣已经熔化到位，根据事后检测结果为炉渣碱度4，CaO/Al₂O₃为1.7，CaF₂含量为0.7％，处理过程中炉衬耐材中MgO部分进入钢液中，16min后，破空。破空后，测温为1520℃，并取钢样和渣样分析，不等分析结果，钢包随后调运到LF炉进行一个步骤处理。此阶段，由于炉渣碱度适中，且CaO/Al₂O₃适中，处理过程可控制钢液增钙，防止形成Ds夹杂。

(4)LF升温并合金化处理，先测温1510℃，根据前一工序取样结果钢液碳含量为0.83％，铬含量1.1％，铝含量0.03％，然后开始电极埋弧升温，10min后进一步加入锰铁800kg和少量铬铁合金1吨，由于铝含量不低，无需喂铝丝。渣面加入铝粒15kg以及40kg石灰调整渣成分；电弧通电20min后，再次取样，最后做成分微调，随后在加热并轻搅拌处理20min，最终检测钢液成分[C]＝0.98％，[Al]＝0.02％，[Cr]＝1.47％，[Mn]＝0.42％，[Si]＝0.2％；最终炉渣碱度7，CaO/Al₂O₃＝1.9，CaF₂＝0.6％，[FeO]＝0.1％，钢液温度1540℃；钢包随后再次向VD工位调运。

(5)再次VD脱氧去除夹杂处理；抽真空并底弱搅拌处理，抽真空到极限，真空压力2min后达小于200Pa，底吹搅拌，流量为50Nl/min，弱搅拌确保渣面不被吹开，处理时间22min后破真空。

(6)VD破空后加碳化稻壳与渣面保温，测温1510℃，取样分析成分为[C]＝0.97％，[Al]＝0.01％，[Cr]＝1.47％，[Mn]＝0.41％，[Si]＝0.21％.达钢种要求，合格后弱搅拌去除夹杂处理，要求底吹流量80Nl/min，处理时间25min。

(7)钢包调运到连铸进行浇铸。

铸坯经过轧制并成材后检测，夹杂物方面Ds为0.5级，全氧含量6ppm，Bh夹杂＝0.5级，全面达到高端轴承钢要求。

实施例2

本发明在150吨电炉配置LF、VD流程上实施，要求LF及VD工位有两个放置钢包位置。具体实施过程如下：

(1)电炉冶炼轴承钢母液156吨，终点碳含量质量百分比为0.6％时，温度大于1630℃时，停止吹氧，加入铬铁合金3.5吨，铬铁合金碳含量5％左右，铬含量57％左右，合金加料后，炉门氧枪吹氩气搅拌渣面维持沸腾，同时通电继续升温，3min过后，钢液温度1680℃，碳含量0.7％，铬含量1.3％，开始进入出钢准备。

(2)出钢，出钢需大约4min，进行到1min时加铝粒、造渣料石灰及少量萤石，铝粒加入量为300kg，石灰加入量为0.9吨，萤石加入量为13kg；出钢过程进行到2min时间配加焦碳400kg，随后时间段无需再加物料，出钢结束后钢中铝含量为0.14％，碳含量控制在0.9％，钢液温度控制1590℃，降温90℃。

(3)VD脱氢脱氮处理，抽真空，先不底吹搅拌，3min后加入渣面脱氧剂铝40kg，硅铁粉150kg渣面脱氧，4min后真空度达要求400Pa以下，开始底吹搅拌，底吹总流量为200Nl/min，可视钢液面被裸露到真空中，搅拌2.5min后整个炉渣已经熔化到位，根据事后检测结果为炉渣碱度4.5.，CaO/Al₂O₃为1.8，CaF₂含量为0.8％，处理18min后，破空。破空后，测温为1530℃，并取钢样和渣样分析，不等分析结果，钢包随后调运到LF炉进行一个步骤处理；此阶段，由于炉渣碱度适中，且CaO/Al₂O₃适中，处理过程可控制钢液增钙，防止形成Ds夹杂。

(4)LF升温并合金化处理，先测温1520℃，根据前一工序取样结果钢液碳含量为0.87％，铬含量1.3％，铝含量0.02％，然后开始电极埋弧升温，12min后进一步加入锰铁800kg和少量铬铁合金0.5吨，由于铝含量稍低，喂铝丝15kg。渣面加入铝粒20kg以及45kg石灰调整渣成分。电弧通电22min后，再次取样，最后做成分微调，随后在加热并轻搅拌处理20min，最终检测钢液成分[C]＝1.01％，[Al]＝0.025％，[Cr]＝1.5％，[Mn]＝0.45％，[Si]＝0.28％；最终炉渣碱度6，CaO/Al2O3＝2.1，CaF2＝0.5％，[FeO]＝0.05％，钢液温度1540℃。钢包随后再次向VD工位调运。

(5)再次VD脱氧去除夹杂处理；抽真空并底弱搅拌处理，抽真空到极限，真空压力2min后达小于200Pa，底吹搅拌，流量为80Nl/min，弱搅拌确保渣面不被吹开，处理时间20min后破真空。

(6)VD破空后加碳化稻壳与渣面保温，测温1510℃，取样分析成分为[C]＝1％，[Al]＝0.012％，[Cr]＝1.5％，[Mn]＝0.44％，[Si]＝0.3％，达到钢种要求，合格后弱搅拌去除夹杂处理，要求底吹流量80Nl/min，处理时间28min。

(7)钢包调运到连铸进行浇铸。

铸坯经过轧制并成材后检测，夹杂物方面Ds为0.5级，全氧含量6ppm，Bh夹杂＝0.5级，全面达到高端轴承钢要求。

实施例3

本发明在150吨电炉配置LF、VD流程上实施，要求LF及VD工位有两个放置钢包位置。具体实施过程如下：

(1)电炉冶炼轴承钢母液153吨，终点碳含量质量百分比为0.7％时，温度大于1610℃时，停止吹氧，加入铬铁合金3.0吨，铬铁合金碳含量5％左右，铬含量57％左右，合金加料后，炉门氧枪吹氩气搅拌渣面维持沸腾，同时通电继续升温，3min过后，钢液温度1670℃，碳含量0.8％，铬含量1.1％，开始进入出钢准备。

(2)出钢，出钢需大约4min，进行到1min时加铝粒、造渣料石灰及少量萤石，铝粒加入量为280kg，石灰加入量为0.8吨，萤石加入量为14kg。出钢过程进行到2min时间配加焦碳200kg，随后时间段无需再加物料，出钢结束后钢中铝含量为0.15％，碳含量控制在0.91％，钢液温度控制1590℃，降温80℃。

(3)VD脱氢脱氮处理，抽真空，先不底吹搅拌，2min后加入渣面脱氧剂铝80kg，硅铁粉50kg渣面脱氧，3min后真空度达要求400Pa以下，开始底吹搅拌，底吹总流量为400Nl/min，可视钢液面被裸露到真空中，搅拌2min后整个炉渣已经熔化到位，根据事后检测结果为炉渣碱度5.，CaO/Al₂O₃为1.6，CaF₂含量为0.75％，处理20min后，破空；破空后，测温为1510℃，并取钢样和渣样分析，不等分析结果，钢包随后调运到LF炉进行一个步骤处理。此阶段，由于炉渣碱度适中，且CaO/Al₂O₃适中，处理过程可控制钢液增钙，防止形成Ds夹杂。

(4)LF升温并合金化处理，先测温1520℃，根据前一工序取样结果钢液碳含量为0.9％，铬含量1.1％，铝含量0.03％，然后开始电极埋弧升温，13min后进一步加入锰铁810kg和少量铬铁合金1吨，无需喂铝丝；渣面加入铝粒15kg以及40kg石灰调整渣成分。电弧通电25min后，再次取样，最后做成分微调，随后在加热并轻搅拌处理21min，最终检测钢液成分[C]＝1.03％，[Al]＝0.018％，[Cr]＝1.49％，[Mn]＝0.47％，[Si]＝0.25％。最终炉渣碱度8，CaO/Al₂O₃＝1.8，CaF₂＝0.65％，[FeO]＝0.03％，钢液温度1530℃；钢包随后再次向VD工位调运。

(5)再次VD脱氧去除夹杂处理；抽真空并底弱搅拌处理，抽真空到极限，真空压力1.5min后达小于200Pa，底吹搅拌，流量为80Nl/min，弱搅拌确保渣面不被吹开，处理时间22min后破真空。

(6)VD破空后加碳化稻壳与渣面保温，测温1505℃，取样分析成分为[C]＝1.02％，[Al]＝0.008％，[Cr]＝1.48％，[Mn]＝0.47％，[Si]＝0.26％.达钢种要求，合格后弱搅拌去除夹杂处理，要求底吹流量100NL/min，处理时间30min。

(7)钢包调运到连铸进行浇铸。

铸坯经过轧制并成材后检测，夹杂物方面Ds为1级，全氧含量5ppm，Bh夹杂＝0.5级，全面达到高端轴承钢要求。

Claims (4)

1.一种VD流程冶炼高碳铬轴承钢的方法，其特征是，包括如下步骤：

1)冶炼

电炉冶炼轴承钢母液，要求冶炼终点碳含量质量百分比0.4～0.9％，铬含量质量百分比1～1.5％，钢液温度1660～1700℃；

2)出钢

出钢过程前1/3时间段内加铝粒、造渣料石灰及萤石，出钢过程1/3～3/4时间段配加焦碳，最后的1/4时间段无需再加物料，要求出钢结束后钢中铝含量控制在0.10～0.15％，碳含量控制在0.8～0.9％，钢液温度控制1560～1600℃；

3)VD脱氢脱氮处理，

抽真空，先不底吹搅拌，真空要求控制400Pa以下，达真空要求2-4min后，底吹搅拌，底吹搅拌总流量200Nl/min～400Nl/min，保证钢液面吹开，利用真空条件下钢液生成的气体搅拌快速化渣；抽真空2-4min后加铝粒0.2～0.7kg/T以及SiC粉0.5～1kg/t或硅铁粉0.3～0.8kg/t渣面脱氧，结束后炉渣碱度控制3-5，CaO/Al₂O₃＝1.6～2.0，CaF2＝0.5～1.5％；真空处理时间15～20min；

4)LF升温并合金化处理

处理前，测温取钢样及渣样分析，然后电极埋弧升温，并根据取样分析结果加入锰铁、铬铁合金化，最终成分达GCr15要求，LF处理时间40～50min，结束温度1530～1560℃；

5)VD脱氧去除夹杂处理；

抽真空并底弱搅拌处理，真空要求控制200Pa以下，底吹搅拌总流量30Nl/min～150Nl/min，弱搅拌确保渣面不被吹开，处理时间20～25min；结束温度1500～1520℃；

6)VD破空后加碳化稻壳与渣面保温，随后测温取样，合格后弱搅拌去除夹杂处理，要求底吹流量50～150Nl/min，处理时间大于等于20min；

7)浇铸。

2.如权利要求1所示的VD流程冶炼高端高碳铬轴承钢的方法，其特征是，步骤1)中，电炉冶炼后期不断倒脱磷渣，钢液温度超过1650℃后停止吹氧，补加铬铁合金，合金加入量满足铬含量质量百分比1～1.5％，合金加入继续通电升温，用炉门枪喷吹Ar气搅拌熔池，通电2-4min且温度达到要求后出钢。

3.如权利要求1所示的VD流程冶炼高端高碳铬轴承钢的方法，其特征是，步骤2)中，铝粒加入量为1.8～2.5kg/(t钢水)，石灰加入量为铝粒加入量的3～4倍，萤石加入量为石灰加入量的1.5～2％。

4.如权利要求1所示的VD流程冶炼高端高碳铬轴承钢的方法，其特征是，步骤4)中，电极通电10-15min后根据钢样检测结果，加入锰铁和铬铁合金进行合金化，并允许喂铝丝调整钢液铝含量在0.015～0.03％，并加入少量石灰和铝粒调整炉渣成分，冶炼20-30min再取钢样一次，随后根据取样结果做碳和铝成分微调，要求LF结束后钢液成分达到GCr15要求，炉渣成分复合碱度即CaO/SiO₂在5-10，CaO/Al₂O₃＝1.6～2.4，CaF₂＝0.5～1.5％，FeO<0.5％。