CN116200675A - 一种提高轴承钢连浇炉数的生产工艺 - Google Patents

一种提高轴承钢连浇炉数的生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高轴承钢连浇炉数的生产工艺,属于钢铁冶炼技术领域。所述的生产工艺流程:铁水脱硫→顶底复吹转炉→LF精炼→RH精炼→方坯连铸→铸坯缓冷→加热炉加热→棒材轧制→质检→堆垛;其中,LF精炼过程中进行钙处理,RH精炼过程中降低钢水中钙含量以及各类夹杂物。在LF精炼过程中进行钙处理,促进了钢水中Al2O3类夹杂转变为低熔点的非金属化合物,有利于Al2O3类夹杂物的上浮去除,减少了连铸浇铸过程中的浸入式水口的Al2O3类夹杂物堵塞,提高了连浇炉数,连浇炉数可提高到至少15炉;同时采用RH真空精炼处理去除了钢水中CaO、及Ca等钙含量,进一步去除各类夹杂物,降低了钢水中的Ds类夹杂物数量,实现Ds类非金属夹杂物≤0.5级。

Description

一种提高轴承钢连浇炉数的生产工艺
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域,具体涉及一种提高GCr15轴承钢连浇炉数的生产工艺。
背景技术
轴承钢主要是用来制造滚珠、滚柱和轴承套圈的钢种,轴承钢需要具备高硬度、均匀硬度、高弹性极限、高接触疲劳强度、必须的韧性、一定的淬透性、在大气的润滑剂中的耐腐蚀性能,对其化学成分的均匀性、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,是钢铁产品中要求最严格的钢种之一,例如轴承钢除了要求极低的氧含量(特级轴承钢O≤0.0006%)外,对Ca也要求≤0.0010%,对Ds类非金属夹杂物等做了要求(特级轴承钢Ds≤1.0)。GCr15为高碳含铬轴承钢,淬回火硬度高,均匀性好,具有良好的热加工性及使用性能,在机械产品和工程结构中应用十分广泛。由于GCr15进行连铸时可浇性差,浇铸时易发生浸入式水口严重堵塞而停浇,致使炼钢工序无法连续生产,通过对浇完的浸入式水口取样,观察水口堵塞物形貌和成分,主要为高熔点的Al2O3、MgO·Al2O3或/和CaO-Al2O3(-MgO)夹杂物,由于轴承钢GCr15为含铝钢,钢中Al含量通常控制在0.015-0.025%,但当钢中Al含量≥0.0060%时,钢水可浇性变差,易发生水口堵塞现象,因此,研究开发一种既能保证产品组分合格又能改善GCr15轴承钢的钢水流动性、提高浇次和拉钢时间的生产工艺成为当前亟待研究的重要课题。
发明内容
鉴于此,本发明的目的是提供一种提高轴承钢连浇炉数的生产工艺,本发明的生产工艺显著改善了轴承钢连铸过程中的可浇性,减少了浸入式水口的堵塞和结瘤,增加了连浇炉数,同时满足轴承钢国标中对组分、超低氧含量和钙含量以及Ds夹杂含量的要求。
本发明目的是通过以下方式实现:
本发明提供一种提高轴承钢连浇炉数的生产工艺,所述的生产工艺流程:铁水脱硫→顶底复吹转炉→LF精炼→RH精炼→方坯连铸→铸坯缓冷→加热炉加热→棒材轧制→质检→堆垛;其中,LF精炼过程中进行钙处理,RH精炼过程中降低钢水中钙含量以及各类夹杂物。
基于上述技术方案,进一步地,所述的轴承钢为GCr15。
基于上述技术方案,进一步地,所述的轴承钢的化学成分及重量百分比含量为:C:0.95-1.05%,Si:0.2-0.3%,Mn:0.25-0.40%,P≤0.020%,S≤0.015%,Cr:1.45-1.55%,Als:0.020-0.030%,O≤0.0008%,Ti≤0.003%,Ca≤0.0010%。
基于上述技术方案,进一步地,LF精炼过程中全程底吹氩,脱硫合格后采用弱吹氩搅拌;根据定氧值喂铝线调整[Als]至0.04~0.05%,然后进行造渣操作,造渣过程中进行扩散脱氧,造渣要求造白渣,且白渣维持时间不小20min。
基于上述技术方案,进一步地,造渣操作过程中加入活性石灰、1#渣(CaO42-50%、Al2O3 40-46%、SiO2 4-6%、CaF2≤6%、MgO≤4%)和萤石;扩散脱氧过程中加入电石、硅铁粉。
基于上述技术方案,进一步地,钙处理后Ca/Al控制在0.08-0.14,Ca含量≥20ppm。
基于上述技术方案,进一步地,LF处理结束不加覆盖剂,
基于上述技术方案,进一步地,LF离站温度为1589±5℃。
基于上述技术方案,进一步地,LF离站后成分控制:C:0.98-1.02%,Si:0.23-0.27%,Mn:0.32-0.38%,P≤0.020%,S≤0.015%,Als:0.010-0.030%,Cr:1.50-1.54%,Ca≥0.0020%。
基于上述技术方案,进一步地,RH精炼工艺要求真空压力100pa下保持时间
≥20min。
基于上述技术方案,进一步地,RH复压前要求Ca≤0.0010%。
基于上述技术方案,进一步地,RH复压后进行软吹氩搅拌,软吹氩搅拌时间15-20min。
基于上述技术方案,进一步地,RH离站温度为1519±5℃,离站时加覆盖剂。
基于上述技术方案,进一步地,RH精炼过程中根据成分烧损量,将成分调整至:C:0.98-1.02%,Si:0.23-0.27%,Mn:0.32-0.38%,P≤0.020%,S≤0.015%,Als:0.010-0.030%,Cr:1.50-1.54%。
基于上述技术方案,进一步地,RH精炼前采用2~3炉普通钢种清洗RH真空罐。
本发明相对于现有技术具有的有益效果如下:
本发明的方法采用在LF精炼过程中进行钙处理,促进了钢水中Al2O3类夹杂转变为低熔点的非金属化合物,有利于Al2O3类夹杂物的上浮去除,减少了连铸浇铸过程中的浸入式水口的Al2O3类夹杂物堵塞,提高了连浇炉数,一个浇次连浇炉数由原来的4-5炉提高到至少15炉;同时采用RH真空精炼处理去除了钢水中CaO、及Ca等全钙含量,进一步去除各类夹杂物,降低了钢水中的Ds类夹杂物数量,实现Ds类非金属夹杂物≤0.5级。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明,但本发明的实施方式不限于此,显而易见地,下面描述中的实施例仅是本发明的部分实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,获得其他的类似的实施例均落入本发明的保护范围。
实施例1-5
本实施例1-5提供一种提高GCr15轴承钢连浇炉数的生产工艺,所述的生产工艺流程:铁水脱硫→180t顶底复吹转炉→LF精炼→RH精炼→350mm×470mm方坯连铸→铸坯缓冷→加热炉加热→棒材轧制→质检→堆垛;
LF精炼工艺:
1、钢包到达LF处理位后进行5~10min升温化渣,然后测定含氧量;
2、LF造渣:根据定氧值喂铝线调整[Als]至0.04~0.05%,然后进行造渣操作,加入活性石灰、1#渣(CaO 44%、Al2O3 41%、SiO2 5%、CaF2 6%、MgO 4%)和萤石,造渣过程中加电石、硅铁粉进行扩散脱氧,具体添加量见表1,造渣要求造白渣,且白渣维持时间不小20min;
3、吹氩控制:LF精炼过程全程底吹氩,脱硫合格后采用弱吹氩搅拌;
4、钙处理:合金成分调整完成后用喂线机加入纯钙线,具体加入量见表1;
5、LF处理结束不加覆盖剂,钢包离站前取1个成分样送炉前化验室做Ca含量分析;
6、温度控制:LF离站温度见表1;
7、LF离站后成分控制见表2;
表1.LF精炼工艺过程的物料投入量
Figure BDA0004002027700000031
表2.LF精炼后的组分含量
Figure BDA0004002027700000041
RH精炼工艺:
1、生产GCr15前、后采用2~3炉普通钢种走RH路径,清洗RH真空罐;
2、预抽真空,采用泵进行脱气处理,真空压力见表3;
3、RH循环5min取样,根据成分烧损量,将成分调整至目标;
4、RH循环时间见表3;若过程温度高,则采用废钢降温;
5、RH复压前取成分样送化验室做Ca含量分析,要求Ca≤0.0010%;
6、RH复压后进行软吹氩搅拌,软吹氩(液面不裸露)搅拌时间见表3,复压后温度见表3;
7、RH离站温度见表3,离站时加覆盖剂150kg,钢包离站前取1个成分样送炉前化验室做Ca含量分析。
表3.RH工艺参数
Figure BDA0004002027700000042
表4.成品的组分及其百分比含量
Figure BDA0004002027700000043
表5.实施例1-5生产工艺的连浇炉数及成品的Ds类夹杂物含量
钢种 连浇炉数 Ds类夹杂物
实施例1 GCr5 16 0.5
实施例2 GCr5 17 0.5
实施例3 GCr5 16 0.5
实施例4 GCr5 18 0.5
实施例5 GCr5 16 0.5
对比例1-5
本对比例1-5提供一种GCr15轴承钢的生产工艺,所述的生产工艺流程:铁水脱硫→180t顶底复吹转炉→LF精炼→RH精炼→350mm×470mm方坯连铸→铸坯缓冷→加热炉加热→棒材轧制→质检→堆垛;
LF精炼工艺:
1、钢包到达LF处理位后进行5~10min升温化渣,然后测定含氧量;
2、LF造渣:根据定氧值喂铝线调整[Als]至0.04~0.05%,然后进行造渣操作,加入活性石灰、电石和萤石,具体添加量见表6,造渣要求造白渣,且白渣维持时间不小20min;
3、吹氩控制:LF精炼过程全程底吹氩,脱硫合格后采用弱吹氩搅拌;
4、钙处理:合金成分调整完成后不加纯钙线;
5、LF处理结束不加覆盖剂,钢包离站前取1个成分样送炉前化验室做Ca含量分析;
6、温度控制:LF离站温度见表6;
7、LF离站后成分控制见表7;
表6.LF精炼工艺过程的物料投入量
Figure BDA0004002027700000051
表7.LF精炼后的组分含量
Figure BDA0004002027700000061
/>
RH精炼工艺:
1、生产GCr15前、后采用2~3炉普通钢种走RH路径,清洗RH真空罐;
2、预抽真空,采用泵进行脱气处理,真空压力见表8;
3、RH循环5min取样,根据成分烧损量,将成分调整至目标;
4、RH循环时间见表8;若过程温度高,则采用废钢降温;
5、RH复压前取成分样送化验室做Ca含量分析,要求Ca≤0.0010%;
6、RH复压后进行软吹氩搅拌,软吹氩(液面不裸露)搅拌时间见表8,复压后温度见表8;
7、RH离站温度见表8,离站时加覆盖剂150kg,钢包离站前取1个成分样送炉前化验室做Ca含量分析。
表8.RH工艺参数
Figure BDA0004002027700000062
表9.成品的组分及其百分比含量
Figure BDA0004002027700000063
表10.对比例1-5生产工艺的连浇炉数及成品的Ds类夹杂物含量
钢种 连浇炉数 Ds类夹杂物
对比例1 GCr5 5 2.0
对比例2 GCr5 4 1.5
对比例3 GCr5 5 1.5
对比例4 GCr5 5 2.0
对比例5 GCr5 4 1.5
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种提高轴承钢连浇炉数的生产工艺,其特征在于,所述的生产工艺流程:铁水脱硫→顶底复吹转炉→LF精炼→RH精炼→方坯连铸→铸坯缓冷→加热炉加热→棒材轧制→质检→堆垛;其中,LF精炼过程中进行钙处理,RH精炼过程中降低钢水中钙含量以及各类夹杂物。
2.根据权利要求1所述的生产工艺,其特征在于,所述的轴承钢为GCr15;所述的轴承钢的化学成分及重量百分比含量为:C:0.95-1.05%,Si:0.2-0.3%,Mn:0.25-0.40%,P≤0.020%,S≤0.015%,Cr:1.45-1.55%,Als:0.020-0.030%,O≤0.0008%,Ti≤0.003%,Ca≤0.0010%。
3.根据权利要求1所述的生产工艺,其特征在于,LF精炼过程中全程底吹氩,脱硫合格后采用弱吹氩搅拌;根据定氧值喂铝线调整[Als]至0.04~0.05%,然后进行造渣操作,造渣过程中进行扩散脱氧,造渣要求造白渣,且白渣维持时间不小20min。
4.根据权利要求3所述的生产工艺,其特征在于,造渣操作过程中加入活性石灰、1#渣和萤石,1#渣的组成为CaO 42-50%、Al2O3 40-46%、SiO2 4-6%、CaF2≤6%、MgO≤4%;扩散脱氧过程中加入电石和硅铁粉。
5.根据权利要求1所述的生产工艺,其特征在于,钙处理后Ca/Al控制在0.08-0.14,Ca含量≥20ppm。
6.根据权利要求1所述的生产工艺,其特征在于,LF离站温度为1589±5℃;LF离站后成分控制:C:0.98-1.02%,Si:0.23-0.27%,Mn:0.32-0.38%,P≤0.020%,S≤0.015%,Als:0.010-0.030%,Cr:1.50-1.54%,Ca≥0.0020%。
7.根据权利要求1所述的生产工艺,其特征在于,RH精炼工艺要求真空压力100pa下保持时间≥20min。
8.根据权利要求1所述的生产工艺,其特征在于,RH复压前要求Ca≤0.0010%;RH复压后进行软吹氩搅拌,软吹氩搅拌时间15-20min。
9.根据权利要求1所述的生产工艺,其特征在于,RH离站温度为1519±5℃,离站时加覆盖剂。
10.根据权利要求1所述的生产工艺,其特征在于,RH精炼过程中根据成分烧损量,将成分调整至:C:0.98-1.02%,Si:0.23-0.27%,Mn:0.32-0.38%,P≤0.020%,S≤0.015%,Als:0.010-0.030%,Cr:1.50-1.54%。
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