CN113046512A

CN113046512A - 一种全工序生产高端稀土轴承钢管的方法

Info

Publication number: CN113046512A
Application number: CN202110251363.2A
Authority: CN
Inventors: 余泽金; 张昭; 李东明; 王鹏; 米永峰; 张行刚; 许占海
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2021-03-08
Filing date: 2021-03-08
Publication date: 2021-06-29

Abstract

本发明公开了全工序生产高端稀土轴承钢管的方法,属于冶金及成型技术领域，原料为(Wt％)高炉铁水90％、优质废钢10％，其工艺流程为：铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→圆坯连铸→定尺切割→管坯加热→菌式穿孔→连续轧管→微张力定径→冷床冷却→定尺锯切→水压试验→无损探伤；本发明的产品具有生产成本低、夹杂含量少、尺寸精度高的特点。本发明的方法制备的成品管中气体氧≤10PPm,氮≤50PPm；非金属夹杂物A、B、C、D、DS类均≤1.5级；网状、带状碳化物≤2.0级。

Description

一种全工序生产高端稀土轴承钢管的方法

技术领域

本发明涉及黑色金属冶炼及金属压力加工领域，尤其涉及一种全工序生产高端稀土轴承钢管的方法。

背景技术

轴承钢要求有高而均匀的硬度和耐磨性，以及高的弹性极限，轴承钢对钢中化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分严格；其优异综合性能取决于钢质纯净度、组织结构、晶粒细化程度等方面，因此通过铁水预处理、转炉、LF炉、VD真空处理、连铸、加热、轧制等工艺控制，实现材料成分、非金属夹杂及组织控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种全工序生产高端稀土轴承钢管的方法，生产一种满足用户工艺要求、尺寸精度高的稀土轴承钢管。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种全工序生产高端稀土轴承钢管的方法，包括：首先对高炉铁水进行预处理，然后加入顶底复吹转炉进行冶炼，然后将冶炼好的钢水装入钢水包进入LF炉工位进行精炼，精炼完成之后进入VD工位进行真空脱气处理，然后进行圆坯连铸，并将连铸坯切割成管坯，然后对连铸管坯进行加热，然后对加热好的管坯进行穿孔和连轧使其成为连轧管，然后对轧管进行定径，然后送入冷床冷却，然后实施定尺锯切，先后经过水压试验、无损探伤的检测，合格者即为一种全工序生产高端稀土轴承钢管成品。

进一步的，具体工艺包括：铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→圆坯连铸→定尺切割→管坯加热→菌式穿孔→PQF连续轧管→微张力定径→冷床冷却→定尺锯切→水压试验→无损探伤。

进一步的，具体包括如下步骤：

S1、将高炉铁水经预处理，使得铁水中的P≤0.120％；S≤0.050％，五害元素符合Pb≤0.002％，As≤0.010％，Sn≤0.010％，Sb≤0.005％，Bi≤0.005％；

S2、将预处理后的铁水兑入顶底复吹转炉之内，采用单渣工艺冶炼，控制终渣碱度和终点目标，出钢过程中进行脱氧合金化，终脱氧采用有铝脱氧工艺，出钢过程必须挡渣或扒渣，出钢碳≥0.20％，出钢温度≥1610℃，下渣量小于2kg/t；

S3、在LF炉进行精练：精炼全过程按要求正常吹Ar，采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式加热提温；使用铝粒脱渣中氧，在冶炼过程中分批加入；根据就位样调整成分，调整渣系，确保碱度为4.5-5.5；就位Al≥0.04％，LF离位时喂入100m的硅钙线；

S4、LF炉精炼结束后保持底部软吹Ar，加入预定量的稀土合金；

S5、进行VD真空处理：真空度≤0.10KPa，深真空时间≥15分钟，喂丝后软吹时间≥15分钟；破空后严格控制软吹氩气流量，不能裸露钢液，防止二次氧化；

S6、将经过VD真空处理后的钢水进行圆坯连铸，采用低拉速的恒速控制、电磁搅拌和全程保护浇注工艺；控制钢水过热度ΔT≤30℃；生产比水量：0.30L/kg；大包滑动水口处采用石墨密封碗进行密封；Φ200断面采用较低拉速拉钢，拉速范围在1.2m/min-1.50m/min；铸坯进缓冷坑缓冷，缓冷时间≥72小时；

S7、将化检验合格的规格为

的管坯进行制管，制管过程如下：

将规格为

的管坯放入环形加热炉进行加热，装炉温度≤850℃，均热温度≤1220℃，总加热时间≥5小时；

S8、将加热好的规格为

的管坯进行菌式穿孔、然后在

PQF轧管机组上进行连续轧制、定径，定径后钢管温度控制范围≥820℃。

进一步的，所述步骤S2中，转炉加400kg顶渣白灰、150kg铝锭、100kg萤石球。

进一步的，以重量占比为90％的高炉铁水与重量占比为10％的优质废钢作为原料。

进一步的，对高炉铁水进行预处理，然后与废钢一同加入顶底复吹转炉进行冶炼。

进一步的，管坯的化学成分按重量百分比算为：C 0.96～1.05％、Si 0.15～0.35％、Mn 0.30～0.45％、Cr 1.45～1.60％、Ce 0.0005～0.0015％、P≤0.020％、S≤0.010％、Pb≤0.002％、Ti≤0.005％其余为铁及微量杂质元素。

进一步的，所述稀土合金为Ce-Fe合金。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

①以90％的高炉铁水+10％的优质废钢作为原料，杂质元素含量相对较低，且不含有贵重元素Mo、Nb、Cu和Ni，因此，钢管的生产难度相对较小、生产成本也相对较低；

②采用电磁搅拌+堆垛缓冷+科学的加热温度+成熟的轧管工艺+钢管的精确成型等一系列技术措施；

③采用高炉铁水+优质废钢+铁水预处理+控制转炉终渣碱度+精炼造白渣+深真空处理+喂适量的CaSi线+稀土元素Ce+软吹Ar+全程保护浇注等一系列技术措施，因此，钢管的夹杂含量相对较少；

④采用连铸圆管坯+堆垛缓冷+精确定心+菌式穿孔+PQF连续轧管+微张力减径+全程的在线检测等一系列技术措施，因此，钢管的尺寸精度相对较高；

⑤含稀土元素Ce的独特成分设计+纯净的钢质+电磁搅拌+理想的铸态组织+成熟的轧管工艺+带温矫直，使得钢管的各项性能优异，具体性能指标如下：

成品管中气体氧≤10PPm,氮≤50PPm；非金属夹杂物A、B、C、D、DS类均≤1.5级；网状、带状碳化物≤2.0级。

本发明针对背景技术中存在的问题，通过“独特的化学成分设计和以高炉铁水为原料的独特生产工艺”等技术措施，很好地解决了上述技术问题，取得了显著的进步。

具体实施方式

下面结合实施例1～实施例2对本发明作进一步详细说明。

一种全工序生产高端稀土轴承钢管的方法，按重量百分比原料为：高炉铁水占比为90％，优质废钢占比为10％；

生产工艺流程顺序为：铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→圆坯连铸→定尺切割→管坯加热→菌式穿孔→PQF连续轧管→微涨力定径→冷床冷却→定尺锯切→水压试验→无损探伤。

具体生产工艺流程简述如下：

将铁水进行预处理，铁水中的P＝0.110％；S＝0.045％。

将预处理后的铁水兑入顶底复吹转炉之内，加入(重量百分比)10％的优质废钢，采用单渣工艺冶炼，控制终渣碱度和终点目标，出钢过程中进行脱氧合金化，终脱氧采用有铝脱氧工艺，出钢过程挡渣、扒渣，出钢碳0.21％，出钢温度1620℃；转炉加400kg顶渣白灰、150kg铝锭、100kg萤石球。

精炼全过程按要求正常吹Ar，采用从低级数到高级数逐渐提高升温速度的方式加热提温；使用铝粒脱渣中氧，在冶炼过程中分批加入共80kg；根据就位样调整成分，调整渣系，确保碱度为4.5-5.5；就位Al0.041％，LF离位时喂入100m的硅钙线。

LF炉精炼结束后保持底部软吹Ar，加入5kg含稀土50％的稀土合金；进行VD真空处理：真空度0.06KPa，深真空时间15分钟，喂丝后软吹时间15分钟；

将经过VD真空处理后的钢水进行圆坯连铸，采用低拉速的恒速控制、电磁搅拌和全程保护浇注工艺；控制钢水过热度ΔT＝25℃；生产比水量：0.30L/kg；大包滑动水口处采用石墨密封碗进行密封；Φ200断面拉速1.2m/min-1.50m/min；铸坯进缓冷坑缓冷，缓冷时间72小时；

对规格为

的管坯取样进行化、检验，其化学成分化验结果(重量百分比含量)见表2。

表2管坯的化学成分检测结果(重量％)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ce	Ti	Pb
										实施例1	0.97	0.24	0.36	0.017	0.005	1.34	0.0011	0.0030	0.0009
实施例2	1.00	0.31	0.40	0.019	0.006	1.40	0.0012	0.0028	0.0012

硫印：均不超过1.5级，低倍检验合格。

将化检验合格的规格为

的管坯进行制管，制管过程如下：

将规格为

的管坯放入环形加热炉进行加热，连续检查并控制好环形加热炉的预热段、加热段、均热段等各段的温度，保证加热透彻均匀而不过热，各段温度的控制范围见表3,总加热时间为5.5；

表3环形加热炉的各段温度控制(℃)

预热Ⅰ段	预热Ⅱ段	加热Ⅰ段	加热Ⅱ段	均热Ⅰ段	均热Ⅱ段
						750	850～1000	1000～1100	1100～1150	1150～1200	1200～1220

用微机对环形加热炉各段温度进行自动控制并自动记录。

热工具在使用前必须测量，轧前必须检查、处理辊道，避免划伤管壁。

将加热好的规格为

的管坯进行菌式穿孔、然后在

PQF轧管机组上进行连续轧制、然后在定径及其上制成规格为

的无缝钢管，每批进行一次热取样，检查几何尺寸。

对上述工艺生产的规格为

的无缝钢管先后进行无损探伤和水压试验，即成为本发明所述的“一种全工序生产高端稀土轴承钢管”的成品。用其制取试样进行力学性能及金相性能检验。

经过检验，实施例1～实施例2所产的规格为

的无缝钢管检测结果及见表4～表7。

表4轴承钢管化学成分检测结果(重量％)

表5成品管气体含量检测结果(PPm)

实施例	H	O	N
				实施例1	1.1	9	45
实施例2	0.80	8	40

表6成品管非金属夹杂物检测评级结果(级)

实施例	A类细系	B类细系	C类细系	D类细系	DS类系
						实施例1	0.5	1.0	0	0.5	0
实施例2	0.5	0.5	0	0.5	0

表7成品管碳化物检测评级结果(级)

实施例	网状	带状	液析
				实施例1	2.0	1.0	0
实施例2	1.5	2.0	0

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种全工序生产高端稀土轴承钢管的方法，其特征在于，包括：首先对高炉铁水进行预处理，然后加入顶底复吹转炉进行冶炼，然后将冶炼好的钢水装入钢水包进入LF炉工位进行精炼，精炼完成之后进入VD工位进行真空脱气处理，然后进行圆坯连铸，并将连铸坯切割成管坯，然后对连铸管坯进行加热，然后对加热好的管坯进行穿孔和连轧使其成为连轧管，然后对轧管进行定径，然后送入冷床冷却，然后实施定尺锯切，先后经过水压试验、无损探伤的检测，合格者即为一种全工序生产高端稀土轴承钢管成品。

2.根据权利要求1所述的全工序生产高端稀土轴承钢管的方法，其特征在于，具体工艺包括：铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→圆坯连铸→定尺切割→管坯加热→菌式穿孔→PQF连续轧管→微张力定径→冷床冷却→定尺锯切→水压试验→无损探伤。

3.根据权利要求2所述的全工序生产高端稀土轴承钢管的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S6、将经过VD真空处理后的钢水进行圆坯连铸，采用低拉速的恒速控制、电磁搅拌和全程保护浇注工艺；控制钢水过热度ΔT≤30℃；生产比水量：0.30L/kg；大包滑动水口处采用石墨密封碗进行密封；断面采用较低拉速拉钢，拉速范围在1.2m/min-1.50m/min；铸坯进缓冷坑缓冷，缓冷时间≥72小时；

S7、将管坯放入加热炉进行加热，装炉温度≤850℃，均热温度≤1220℃，总加热时间≥5小时。

S8、将加热好的管坯进行菌式穿孔、然后在PQF轧管机组上进行连续轧制、定径，定径后钢管温度控制范围≥820℃。

4.根据权利要求3所述的全工序生产高端稀土轴承钢管的方法，其特征在于，所述步骤S2中，转炉加400kg顶渣白灰、150kg铝锭、100kg萤石球。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的全工序生产高端稀土轴承钢管的方法，其特征在于，以重量占比为90％的高炉铁水与重量占比为10％的废钢作为原料。

6.根据权利要求5所述的全工序生产高端稀土轴承钢管的方法，其特征在于，对高炉铁水进行预处理，然后与废钢一同加入顶底复吹转炉进行冶炼。

7.根据权利要求5所述的全工序生产高端稀土轴承钢管的方法，其特征在于，管坯的化学成分按重量百分比算为：C 0.96～1.05％、Si 0.15～0.35％、Mn0.30～0.45％、Cr 1.45～1.60％、Ce 0.0005～0.0015％、P≤0.020％、S≤0.010％、Pb≤0.002％、Ti≤0.005％其余为铁及微量杂质元素。

8.根据权利要求3所述的全工序生产高端稀土轴承钢管的方法，其特征在于，所述稀土合金为Ce-Fe合金。