CN114395657B - 一种高洁净铁路货车用电渣轴承钢及其冶炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高洁净铁路货车用电渣轴承钢及其冶炼方法，采用“初炼炉+LF精炼+RH真空脱气+保护浇注+保护气氛电渣重熔”的工艺路线；通过严格控制全过程铝含量、LF精炼炉渣成分、电渣重熔炉渣成分以及限定真空脱气方式，显著降低了氧、钙、镁杂质元素及夹杂物含量；本发明的有益效果是，采用本发明工艺生产的铁路货车用电渣轴承钢洁净度更高，夹杂物更为细小、弥散；氧、钙、镁的杂质元素含量分别不大于0.0007％、0.0003％、0.0003％，Ds夹杂物不大于0.5级，有效保证了渗碳轴承钢高的疲劳性能。

Description

一种高洁净铁路货车用电渣轴承钢及其冶炼方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金生产领域，具体涉及到一种铁路货车用高洁净电渣轴承钢及其冶炼方法，特别适用于冶炼高洁净渗碳轴承钢品种。

背景技术

铁路货物运输具有运量大、成本低、安全性高等一系列优点，在现代运输领域占有重要地位。轴承作为关键的基础部件之一，对铁路货车的使用寿命起着举足轻重的影响。G20CrNi2Mo属于典型的渗碳轴承钢，其除了表面具有较高的硬度、耐磨性及良好的尺寸稳定性外，内部还兼具较高的韧性。我国铁路货车滚动轴承套圈均采用此钢种制造。

电渣重熔(ESR)作为一种典型的特种精炼工艺，具有显著去除大尺寸非金属夹杂物、改善钢锭凝固组织等诸多优点。因此，一直以来铁道部(现中国铁路总公司)要求我国特钢企业需采用炉外精炼+电渣重熔工艺生产G20CrNi2Mo轴承钢。钢的洁净度(氧含量及夹杂物)是影响轴承钢疲劳寿命的重要因素。随着中国铁路货车向单车载重70t级、时速120公里以及营运里程150万公里的发展，铁路轴承需要更高的承载能力、更长的使用寿命以及更高的可靠性，这对电渣轴承钢洁净度也提出了更高的要求。

为了提高渗碳轴承钢的洁净度，中国专利CN104532102A公布了一种风电用大规格渗碳轴承钢G20CrNi4A制造新工艺，该工艺采用“电炉+LF+VD脱气+模铸+保护气氛电渣重熔”的技术路线，其具有如下局限性：(1)VD渣钢反应剧烈，铝损大；VD后进行补铝操作，导致钢液洁净度变差；(2)VD过程搅拌剧烈，溢渣现象严重，同时易发生钢液卷渣，产生较多大颗粒夹杂物；(3)电渣重熔工序采用传统的“三七渣”，对自耗电极夹杂物吸附作用有限。中国专利CN 107904498 A公布了一种铁路货车用渗碳轴承钢及其制备方法，该工艺采用“初炼(电炉或转炉)+LF精炼+真空脱气(VD或RH)+连铸”的技术路线，但该发明并未对冶炼过程炉渣成分等关键技术参数进行明确说明。此外，也并未对脱气方式进行限定，如上所述，VD脱气存在固有的局限性，不利于高洁净度的控制。文献【G20CrNi2MoA渗碳轴承钢生产工艺的探讨】报道了一种“电炉+LF+VD脱气+电渣重熔”的工艺路线，VD前补加铝线，会打破LF精炼过程已建立的钢渣平衡，同样不利于钢液洁净度的控制。中国专利CN112030065A公布了一种渗碳轴承钢及其制备方法，该发明主要侧重于材料成分设计，通过添加适量Nb和V，起到细化晶粒以及提高组织均匀性的作用，但并未涉及到冶炼过程技术参数的控制。

上述这些工艺和方法在有助于改善渗碳轴承钢的洁净度，但改善程度有限，其原因在于缺少一些关键技术参数的***性控制，例如钢液铝含量、炉渣成分等。基于此，如何提供一种铁路货车用电渣轴承钢及其冶炼方法，通过对全流程关键工艺参数的精细化控制，生产出高洁净度的电渣锭，成为本领域人员迫切解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高洁净铁路货车用电渣轴承钢的冶炼方法。该方法采用“初炼炉+LF精炼+RH真空脱气+保护浇注+保护气氛电渣重熔”的工艺路线。通过严格控制全过程铝含量、LF精炼炉渣成分、电渣重熔炉渣成分以及限定真空脱气方式，显著提高了渗碳轴承钢的洁净度。

本发明首先提供了一种铁路货车用电渣轴承钢，其元素含量以质量分数表示的范围为：ω[C]：0.19～0.23％、ω[Si]：0.25～0.35％、ω[Mn]：0.55～0.65％、ω[Cr]：0.45～0.60％、ω[Ni]：1.70～1.90％、ω[Mo]：0.20～0.30％、ω[Al]：0.015～0.025％、ω[S]<0.0015％、ω[P]<0.013％、ω[Ca]≤0.0003％、ω[Mg]≤0.0003％、ω[O]≤0.0007％，其余为Fe和不可避免杂质元素；Ds夹杂物不大于0.5级。

本发明还提供了一种铁路货车用电渣轴承钢的冶炼方法，所述冶炼方法采用“初炼炉+LF精炼+RH真空脱气+保护浇注+保护气氛电渣重熔”的工艺路线，通过严格控制全过程铝含量、LF精炼炉渣成分、电渣重熔炉渣成分以及限定真空脱气方式，显著降低了氧、钙、镁杂质元素及夹杂物含量。其中电渣锭的氧含量不大于0.0007％，Ca、Mg含量不大于0.0003％。

所述初炼结束，出钢后铝含量范围为ω[Al]：0.04～0.05％；

所述LF精炼结束时铝含量范围为ω[Al]：0.025～0.035％；

所述LF精炼结束时炉渣成分范围为：ω(CaO)：52～56％、ω(SiO₂)：8～12％、ω(Al₂O₃)：22～27％、ω(MgO)：3～5％、ω(FeO)<0.7％；

所述脱气方式为RH真空脱气；

所述电渣重熔化渣后炉渣成分范围为：ω(CaF₂)：40～55％、ω(CaO)：10～15％、ω(Al₂O₃)：30～40％、ω(SiO₂)：1～3％、ω(MgO)：3～5％。

进一步地，其中：

(1)初炼炉包括转炉或电弧炉，主要实现脱磷、脱碳及升温等任务；

初炼结束时，出钢条件：碳含量控制范围为0.06～0.15％，钢液温度为1600～1650℃。

出钢过程：依次完成铝锭脱氧、合金化以及造渣操作；其中，造渣优先选用钙铝系预熔渣；出钢过程依次进行铝脱氧、合金化及造渣操作，出钢后铝含量范围：ω[Al]：0.042-0.046％，控制出钢下渣量小于2kg/吨钢。

(2)LF精炼工序主要进行造渣、升温以及钢液成分微调等操作，从而实现溶解氧和夹杂物氧的深度脱除；钢包到站后先通电升温，后加入石灰调整炉渣成分；

LF精炼时间为40～60min，LF精炼过程不再补加铝，在渣钢反应作用下使得铝含量逐渐降低，精炼结束时，钢液中铝含量为ω[Al]：0.028～0.032％；炉渣成分满足：ω(CaO)：53.5～54.7％、ω(SiO₂)：8～10.46％、ω(Al₂O₃)：22～25.6％、ω(MgO)：3～3.74％、ω(FeO)<0.7％。整个精炼时间为40～60min。

(3)RH真空脱气工序：通过对钢液进行真空处理，达到去气、去夹杂的冶金效果；

控制极真空时间为25～35min，真空度≤67Pa；破空后进行软搅拌，软吹时间为20～30min；软搅拌结束时，钢液温度为1520～1570℃。

(4)保护浇注工序包括连铸或模铸，主要为了防止钢液二次氧化；

浇铸成型的连铸坯化学成分满足：ω[C]：0.19～0.23％、ω[Si]：0.25～0.35％、ω[Mn]：0.55～0.65％、ω[Cr]：0.45～0.60％、ω[Ni]：1.70～1.90％、ω[Mo]：0.20～0.30％、ω[Al]：0.02～0.03％、ω[S]<0.0025％、ω[P]<0.015％、ω[Ca]≤0.0008％、ω[Mg]≤0.0005％、ω[O]≤0.0010％，其余为Fe及不可避免杂质元素。

(5)保护气氛电渣重熔：主要实现去除电极坯中大尺寸夹杂物以及改善钢锭凝固组织的任务；保护气体优选为氩气，使用石墨电极化渣，化渣后炉渣成分满足：ω(CaF₂)：48.76～52.73％、ω(CaO)：10～13.4％、ω(Al₂O₃)：30～34.5％、ω(SiO₂)：1～1.68％、ω(MgO)：3～5％；渣量为30～35kg/吨钢；整个重熔过程，电极坯的平均熔速为6～10kg/min，渣池表面温度为1650～1750℃。

本发明所述的冶炼方法具体应用于渗碳轴承钢G20CrNi2Mo及类似轴承钢种的冶炼。

根据本发明生产的铁路货车用电渣轴承钢的化学成分设计中，铝、氧、钙、镁是关键元素，下面对其取值范围的限定理由进行说明：

铝元素：轴承钢中的脱氧元素，在很大程度上决定了钢中的氧含量。当Al含量低于0.015％时，钢液中平衡溶解氧含量较高；而高于0.025％时，溶解氧变化不明显；因此，Al含量控制范围为0.015～0.025％。

氧元素：轴承钢中的关键杂质元素；过高的氧含量意味着夹杂物数量较多，将会降低轴承钢的疲劳寿命，因此氧含量控制在不大于0.0007％。

钙元素：其含量在很大程度上决定了夹杂物特征。钙含量超过3ppm，容易形成低熔点钙铝酸盐。轴承服役过程夹杂物周围容易导致应力集中，进而降低疲劳寿命；因此，钙含量控制在不大于0.0003％。

镁元素：镁铝尖晶石夹杂物形成元素。镁铝尖晶石形状规则，易聚集形成大尺寸簇状夹杂物，同样会降低轴承钢的疲劳寿命；因此，镁含量控制在不大于0.0003％。

全流程铝含量、LF精炼及电渣重熔工序中炉渣成分是本发明的关键控制要点。

其中，铝含量的设计原则如下：

(1)本发明中铝的控制原则为全程控铝，出钢过程一次性加入，后期不再调整，通过渣钢反应使得铝含量逐步降至目标值，其优异效果为脱氧内生夹杂物早生成，且有足够的时间去除。

(2)为了保证后期脱氧效率，出钢后铝含量控制在0.04～0.05％。LF精炼过程，渣钢反应伴随着钢中铝和渣中氧势的不断降低，当反应进行到一定程度时渣钢之间达到平衡。LF结束时，铝含量控制在0.025～0.035％。RH真空脱气过程，由于渣钢之间反应较弱，铝含量变化较小，浇铸在保护气氛中进行，浇铸成型的连铸坯中铝含量满足0.02～0.03％。

(3)电渣重熔过程减少夹杂物的生成是提高电渣锭洁净度的关键；通过设计与电极坯相匹配的炉渣成分，由此可降低铝的氧化程度；电渣锭的铝含量控制范围为0.015～0.025％。

LF精炼过程炉渣成分的设计原则如下：

当ω(CaO+MgO)/ω(SiO₂)>7，炉渣熔点较高，流动性不好，不利于夹杂物的吸附；此外，炉渣碱度过高，钢液中容易生成低熔点钙铝酸盐夹杂物，严重危害轴承钢的疲劳寿命。当ω(CaO+MgO)/ω(Al₂O₃)<2时，此时渣中Al₂O₃偏高，同样不利于夹杂物的吸附。

电渣重熔过程钢液洁净度的控制与炉渣成分密切相关，炉渣成分的设计原则如下：

(1)当ω(CaF₂)>55％时，重熔过程CaF₂变化程度过大，炉渣成分不稳定；当ω(CaF₂)<40％时，炉渣电阻炉较大，容易导致渣温过高，熔速过快，不利于自耗电极中夹杂物的吸附、去除。

(2)Al₂O₃含量控制在30～40％，渣钢之间反应程度较低，自耗电极铝氧化少，生成的氧化铝类夹杂物少；CaO含量控制在10～15％，一方面保证了夹杂物的吸附，另一方面可防止钙铝酸盐夹杂物的生成。

与现有技术相比，本发明在冶炼铁路货车用电渣轴承钢的先进性体现在：采用钢水洁净度全流程控制思想，通过控制转炉终点碳含量、出钢过程铝添加量以及LF精炼过程炉渣成分等工艺参数，并限定真空脱气方式，获得洁净度良好的电极坯；进一步通过控制电渣重熔用炉渣成分、渣池温度等工艺参数，获得高洁净的电渣锭。电渣锭氧含量可稳定保持在不大于0.0007％，钙、镁含量可稳定保持在不大于0.0003％，有效保证了渗碳轴承钢高的疲劳性能。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1：

本实施例提供一种铁路货车用电渣轴承钢的冶炼方法，所述方法包括如下步骤：

(1)转炉工序：通过吹氧、造渣操作快速完成升温、脱碳、脱磷等任务；出钢前钢水碳含量为0.12％，温度为1620℃；出钢过程依次加入铝锭进行脱氧，加入镍板、低钛高铬、锰铁、钼铁等进行合金化，加入铝酸钙预熔渣和石灰进行造渣；出钢结束后，铝含量为0.046％。

(2)LF精炼工序：钢包到站后通电升温，后加入石灰，快速形成白渣。精炼过程补加合金、碳粉等使钢液满足成分要求，但不再补加铝。加入适量石灰和碳化硅，保持白渣。精炼结束时炉渣化学成分为：ω(CaO)54.7％，ω(Al₂O₃)24.4％，ω(SiO₂)9.46％，ω(MgO)3.68％，ω(FeO)0.47％，钢液中铝含量为0.032％；渣量为17kg/吨钢；LF精炼时间为47min。

(3)RH脱气工序：极真空时间保持32min，真空度为67Pa。破空后软吹25min。软搅拌结束时，钢液温度为1550℃。

(4)连铸工序：采取全氩气保护浇注，防止钢液与空气接触发生二次氧化；连铸过程中保持中间包及结晶器内液面稳定，防止发生卷渣；

浇铸成型的连铸坯化学成分为：ω[C]0.21％，ω[Si]0.27％，ω[Mn]0.58％，ω[Cr]0.50％，ω[Ni]1.87％，ω[Mo]0.25％，ω[Al]0.028％，ω[S]0.0015％，ω[P]0.012％，ω[Ca]0.0007％，ω[Mg]0.0004％，ω[O]0.0009％。

(5)电渣重熔工序：在氩气保护气氛中进行。采用石墨电极起弧，化渣时间为30min；化渣结束后炉渣成分为ω(CaF₂)48.76％，ω(Al₂O₃)33.4％，ω(CaO)13.4％，ω(MgO)4.52％，ω(SiO₂)1.68％，渣量为32kg/吨钢；整个冶炼过程渣池表面平均温度为1674℃，平均熔速为7.2kg/min；

电渣锭化学成分为ω[C]0.21％，ω[Si]0.26％，ω[Mn]0.57％，ω[Cr]0.50％，ω[Ni]1.87％，ω[Mo]0.25％，ω[Al]0.022％，ω[S]0.0010％，ω[P]0.011％，ω[Ca]0.0002％，ω[Mg]0.0003％，ω[O]0.0006％；Ds夹杂物0.5级。

实施例2：

本实施例提供一种铁路货车用电渣轴承钢的冶炼方法，所述方法包括如下步骤：

(1)转炉工序：通过吹氧、造渣操作快速完成升温、脱碳、脱磷等任务；出钢前钢水碳含量为0.08％，温度为1640℃；出钢过程依次加入铝锭进行脱氧，加入镍板、低钛高铬、锰铁、钼铁等进行合金化，加入铝酸钙预熔渣和石灰进行造渣；出钢结束后，铝含量为0.042％。

(2)LF精炼工序：钢包到站后通电升温，后加入石灰，快速形成白渣；精炼过程补加合金、碳粉等使钢液满足成分要求，但不再补加铝；加入适量石灰和碳化硅，保持白渣；

精炼结束时炉渣化学成分为：ω(CaO)53.5％，ω(Al₂O₃)25.6％，ω(SiO₂)10.46％，ω(MgO)3.74％，ω(FeO)0.58％，钢液中铝含量为0.028％；渣量为17.6kg/吨钢；LF精炼时间为52min；

(3)RH脱气工序：极真空时间保持29min，真空度为67Pa；破空后软吹27min；软搅拌结束时，钢液温度为1545℃。

(4)连铸工序：采取全氩气保护浇注，防止钢液与空气接触发生二次氧化。连铸过程中保持中间包及结晶器内液面稳定，防止发生卷渣；

浇铸成型的连铸坯化学成分为：ω[C]0.22％，ω[Si]0.32％，ω[Mn]0.59％，ω[Cr]0.51％，ω[Ni]1.88％，ω[Mo]0.24％，ω[Al]0.022％，ω[S]0.0018％，ω[P]0.013％，ω[Ca]0.0006％，ω[Mg]0.0003％，ω[O]0.0010％。

(5)电渣重熔工序：在氩气保护气氛中进行。采用石墨电极起弧，化渣时间为30min。化渣结束后炉渣成分为ω(CaF₂)52.73％，ω(Al₂O₃)34.5％，ω(CaO)13.2％，ω(MgO)3.48％，ω(SiO₂)1.48％；渣量为33kg/吨钢；整个冶炼过程渣池表面平均温度为1725℃，平均熔速为7.7kg/min；

电渣锭化学成分为ω[C]0.22％，ω[Si]0.29％，ω[Mn]0.58％，ω[Cr]0.50％，ω[Ni]1.87％，ω[Mo]0.24％，ω[Al]0.016％，ω[S]0.0011％，ω[P]0.012％，ω[Ca]0.0001％，ω[Mg]0.0002％，ω[O]0.0007％；Ds夹杂物0级。

对比例1：

本对比例提供一种铁路货车用电渣轴承钢的冶炼方法，所述方法包括如下步骤：

(1)转炉工序：通过吹氧、造渣操作快速完成升温、脱碳、脱磷等任务。出钢前钢水碳含量为0.05％，温度为1670℃。出钢过程依次加入铝锭进行脱氧，加入镍板、低钛高铬、锰铁、钼铁等进行合金化，加入铝酸钙预熔渣和石灰进行造渣。出钢结束后，铝含量为0.023％。

(2)LF精炼工序：钢包到站后通电升温，后加入石灰，快速形成白渣。精炼过程补加合金、碳粉等使钢液满足成分要求。加入适量石灰和碳化硅，保持白渣；精炼过程补加两次铝线；

精炼结束时炉渣化学成分为：ω(CaO)54.3％，ω(Al₂O₃)24.2％，ω(SiO₂)11.54％，ω(MgO)4.14％，ω(FeO)0.66％，钢液中铝含量为0.027％；渣量为17.4kg/吨钢。LF精炼时间为54min。

(3)RH脱气工序：极真空时间保持31min，真空度为67Pa，破空后软吹29min；软搅拌结束时，钢液温度为1533℃。

(4)采取全氩气保护浇注，防止钢液与空气接触发生二次氧化。连铸过程中保持中间包及结晶器内液面稳定，防止发生卷渣。浇铸成型的连铸坯化学成分为：ω[C]0.22％，ω[Si]0.33％，ω[Mn]0.60％，ω[Cr]0.51％，ω[Ni]1.88％，ω[Mo]0.24％，ω[Al]0.021％，ω[S]0.0017％，ω[P]0.013％，ω[Ca]0.0006％，ω[Mg]0.0003％，ω[O]0.0011％。

(5)电渣重熔工序：在氩气保护气氛中进行。采用石墨电极起弧，化渣时间为30min。化渣结束后炉渣成分为ω(CaF₂)50.48％，ω(Al₂O₃)32.5％，ω(CaO)12.6％，ω(MgO)4.45％，ω(SiO₂)2.16％，渣量为32.5kg/吨钢；整个冶炼过程渣池表面平均温度为1712℃，平均熔速为7.5kg/min；

电渣锭化学成分为ω[C]0.22％，ω[Si]0.31％，ω[Mn]0.59％，ω[Cr]0.51％，ω[Ni]1.87％，ω[Mo]0.24％，ω[Al]0.016％，ω[S]0.0012％，ω[P]0.012％，ω[Ca]0.0002％，ω[Mg]0.0002％，ω[O]0.0009％；Ds夹杂物0.5级。

相较于实施例1，本对比例转炉过氧化严重，出钢过程铝添加量不够，出钢后铝含量仅为0.023％。LF精炼过程补加两次铝，不利于连铸坯洁净度的控制，其氧含量达到0.0011％。在电渣重熔工序完全满足要求的前提下，电渣锭中的钙、镁含量、Ds夹杂物级别在预期值之内，但氧含量偏高，达到0.0009％。相关研究表明，轴承钢氧含量由10ppm降至5ppm，疲劳寿命增加一倍。因此，有必要将氧含量控制到极低水平。对比对比例1中的数据，实施例1的氧含量降低了3ppm，将会显著提高轴承钢的疲劳寿命。

对比例2：

对比例2转炉工序、LF精炼工序、电渣重熔工序与实施例1一致，区别在于真空脱气方式。选用VD脱气，极真空时间保持32min，真空度为67Pa。破空后钢液中铝含量为0.014％，补加铝线，软吹26min。连铸采用全保护浇注，防止钢液与空气接触发生二次氧化。浇铸成型的连铸坯化学成分为：ω[C]0.22％，ω[Si]0.32％，ω[Mn]0.59％，ω[Cr]0.50％，ω[Ni]1.87％，ω[Mo]0.25％，ω[Al]0.024％，ω[S]0.0014％，ω[P]0.012％，ω[Ca]0.0005％，ω[Mg]0.0002％，ω[O]0.0013％。电渣锭化学成分为：ω[C]0.22％，ω[Si]0.30％，ω[Mn]0.58％，ω[Cr]0.50％，ω[Ni]1.87％，ω[Mo]0.25％，ω[Al]0.016％，ω[S]0.0012％，ω[P]0.011％，ω[Ca]0.0004％，ω[Mg]0.0002％，ω[O]0.0010％；Ds夹杂物0.5级。

相较于实施例1，本对比例采用VD真空脱气，渣钢反应剧烈，铝氧化严重，生成大量夹杂物。补加铝线后，虽然铝含量在目标范围之内，但连铸坯氧含量偏高，达到0.0013％。在电渣重熔工序完全满足要求的前提下，电渣锭中的钙、镁含量、Ds夹杂物级别在预期值之内，但氧含量偏高，达到0.0010％，与实施例1相比氧含量增加了4ppm，将会严重影响轴承钢的疲劳寿命。

对比例3：

对比例3转炉工序、LF精炼工序、真空脱气、连铸工序与实施例1一致，区别在电渣重熔工序炉渣成分的控制。

电渣重熔工序在氩气保护气氛中进行。采用石墨电极起弧，化渣时间为30min，化渣结束后炉渣成分为ω(CaF₂)46.46％，ω(Al₂O₃)27.5％，ω(CaO)22.5％，ω(MgO)4.76％，ω(SiO₂)1.76％。渣量为33.4kg/吨钢。整个冶炼过程渣池表面平均温度为1698℃，平均熔速为7.3kg/min。电渣锭化学成分为ω[C]0.21％，ω[Si]0.28％，ω[Mn]0.57％，ω[Cr]0.50％，ω[Ni]1.87％，ω[Mo]0.25％，ω[Al]0.019％，ω[S]0.0008％，ω[P]0.010％，ω[Ca]0.0005％，ω[Mg]0.0004％，ω[O]0.0006％；Ds夹杂物1.0级。

相较于实施例1，对比例3的电渣重熔工序所用炉渣CaO含量偏高，达到22.5％。虽然电渣锭的氧含量在目标范围之内，但钙含量、Ds夹杂物级别均超过目标值，无法达到预期的效果。

可以看出，实施例与对比例主要区别在于转炉终点碳含量控制、全流程铝含量控制、脱气方式选择、电渣重熔用炉渣成分控制。实施例对各个工艺环节进行了严格控制，获取了意想不到的显著效果。通过对比例可以看出，当部分条件无法满足时，则无法达到更为理想的冶炼效果。本发明提供的方法通过对全流程关键工艺参数进行精准控制，所得的电渣锭氧、钙、镁元素含量更低，夹杂物更为细小、弥散，洁净度更高。

说明：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种高洁净铁路货车用电渣轴承钢的冶炼方法，其特征在于，所述冶炼方法采用“初炼炉+LF精炼+RH真空脱气+保护浇铸 +保护气氛电渣重熔”的工艺路线，通过严格控制全过程铝含量、LF精炼炉渣成分、电渣重熔炉渣成分以及限定真空脱气方式，显著降低了氧、钙、镁杂质元素及夹杂物含量；其中电渣锭的氧含量不大于0.0007%，钙、镁含量不大于0.0003%；

所述初炼结束，出钢后铝含量范围为ω[Al]：0.04~0.05%；

所述LF精炼结束时铝含量范围为ω[Al]：0.025~0.035%；

所述LF精炼结束时炉渣成分范围为：ω(CaO)：52~56%、ω(SiO₂)：8~12%、ω(Al₂O₃)：22~27%、ω(MgO)：3~5%、ω(FeO)<0.7%；

所述脱气方式为RH真空脱气；

所述电渣重熔化渣后炉渣成分范围为：ω(CaF₂)：40~55%、ω(CaO)：10~15%、ω(Al₂O₃)：30~40%、ω(SiO₂)：1~3%、ω(MgO)：3~5%；

所述高洁净铁路货车用电渣轴承钢，其元素含量以质量分数表示的范围为：ω[C]：0.19~0.23%、ω[Si]：0.25~0.35%、ω[Mn]：0.55~0.65%、ω[Cr]：0.45~0.60%、ω[Ni]：1.70~1.90%、ω[Mo]：0.20~0.30%、ω[Al]：0.015~0.025%、ω[S]<0.0015%、ω[P]<0.013%、ω[Ca]≤0.0003%、ω[Mg]≤0.0003%、ω[O]≤0.0007%，余量为Fe及不可避免杂质；Ds夹杂物不大于0.5级。

2.根据权利要求1所述的高洁净铁路货车用电渣轴承钢的冶炼方法，其特征在于，所述初炼炉包括转炉或电弧炉；初炼结束及出钢过程需满足如下要求：

（1）初炼结束时，钢液碳含量ω[C]：0.06~0.15%，钢液温度为1600~1650℃；

（2）出钢过程依次进行铝脱氧、合金化及造渣操作，出钢后铝含量范围：ω[Al]：0.042-0.046%，控制出钢下渣量小于2kg/吨钢。

3.根据权利要求1所述的高洁净铁路货车用电渣轴承钢的冶炼方法，其特征在于，所述LF精炼工艺为：LF精炼时间为40~60min，精炼过程不补加铝，在渣钢反应作用下铝含量会逐渐降低，精炼结束时，控制ω[Al]：0.028~0.032%；炉渣成分满足：ω(CaO)：53.5~54.7%、ω(SiO₂)：8~10.46%、ω(Al₂O₃)：22~25.6%、ω(MgO)：3~3.74%、ω(FeO)<0.7%。

4.根据权利要求1所述的高洁净铁路货车用电渣轴承钢的冶炼方法，其特征在于，所述脱气方法采用RH真空脱气，控制极真空时间为25~35min，真空度≤67Pa，破空后软吹时间为20~30min，软搅拌结束时，钢液温度为1520~1570℃。

5.根据权利要求1所述的高洁净铁路货车用电渣轴承钢的冶炼方法，其特征在于，所述浇铸成型的连铸坯化学成分满足：ω[C]：0.19~0.23%、ω[Si]：0.25~0.35%、ω[Mn]：0.55~0.65%、ω[Cr]：0.45~0.60%、ω[Ni]：1.70~1.90%、ω[Mo]：0.20~0.30%、ω[Al]：0.02~0.03%、ω[S]<0.0025%、ω[P]<0.015%、ω[Ca]≤0.0008%、ω[Mg]≤0.0005%、ω[O]≤0.0010%，其余为Fe及不可避免杂质元素。

6.根据权利要求1所述的高洁净铁路货车用电渣轴承钢的冶炼方法，其特征在于，采用保护气氛电渣重熔，使用石墨电极化渣，化渣后炉渣成分满足：ω(CaF₂)：48.76~52.73%、ω(CaO)：10~13.4%、ω(Al₂O₃)：30~34.5%、ω(SiO₂)：1~1.68%、ω(MgO)：3~5%；渣量为30~35kg/吨钢。

7.根据权利要求1所述的高洁净铁路货车用电渣轴承钢的冶炼方法，其特征在于，所述电渣重熔过程电极坯的平均熔速为6~10kg/min，炉渣表面温度控制范围为1650~1750℃。

8.根据权利要求1~7任一项所述的冶炼方法具体应用于渗碳轴承钢G20CrNi2Mo的冶炼。