[其他]碱性电弧炉冶炼高碳铬轴承钢用食盐精炼工艺

说明书

本发明涉及一种高碳铬轴承钢的炼钢工艺。目的是提高碱性电弧炉冶炼高碳铬轴承钢的质量和接触疲劳寿命。简化工艺，降低成本，解决各种精炼工艺生产高碳铬轴承钢存在的问题。其工艺特征是在原冶炼工艺程序不变的前提下，只在还原书闭炉门前和出钢前以及钢包中加入食盐和食盐块，可以使钢材中氧含量达到１８．２－２１．２ｐｐｍ，夹杂物颗粒细小，硫化物包围氧化物，碳化物颗粒度达到０．６μ，其额定接触疲劳寿命可达３４．８６×１０⁶。

本发明涉及一种高碳铬轴承钢的炼钢工艺。

高碳铬轴承钢主要是在碱性电弧炉中冶炼的。由于氧含量比较高，夹杂物的颗粒度比较大，而且集中分布，因此钢的接触疲劳寿命比较低。如国内四家电炉钢，平均额定接触疲劳寿命L₁₀＝9.68×10⁶、为了提高钢材冶金质量，延长轴承使用寿命，通常采用钢包精炼炉，真空脱气处理，喷射冶金技术，钢包吹氩，电磁搅拌，合成渣处理等工艺，效果较为明显，如钢中氧含量一般可由30-60ppm减少到10-25ppm。夹杂物大小及分布状态均有改善，碳化物平均颗粒度也有改善，综合机能接触疲劳寿命，L₁₀＝9.68×10⁶提高到L₁₀＝23.35×10⁶。钢材冶金质量有较明显的提高。但由于设备投资费用大，工艺复杂。真空处理所用耐火材料目前尚未完全过关，喷吹技术所用粉状材料制备困难。氩气来源受到一定的限制等原因，因此，先进技术大面积推广应用受到限制。且产品成本增加。

高碳铬轴承钢加入食盐精炼工艺技术，它不仅能提高钢材质量，而且工艺简单易行，降低了成本。

本发明是这样实现的，在碱性电弧炉内加入食盐。根据热力学计算，每吨钢用3-5公斤食盐处理时（本发明分2-3公斤/吨钢和1-2公斤/吨钢两次加入），NaCl分解形成钠的蒸汽量占全部处理金属量的0.0013-0.0021%。同时NaCl在炉中有如下化学反应：

2NaCl+CaO+C→2Na+CaCl₂+CO… （1）

△G′＝545.21-223.99T

当T＝1873°K

△G′＝-4190790 J·mol^-1

该反应说明：在电炉炼钢还原期，石灰渣用炭粉脱氧的条件下，电炉中加入食盐时，将会产生金属钠。因为钠是一种活泼的金属元素，增加钢渣脱氧脱硫效应，产生钠的夹杂物不污染钢的质量，出钢时钢渣混合有利于用炉渣对钢液的渣洗作用。

本发明具有脱除钢中气体和夹杂物作用，钢中氢和氮均趋向减少。钢中氧含量达到18.2-21.2ppm。（七炉生产数据）。夹杂物成份改变，硫包氧夹杂物增加。钢的晶粒度和碳化物颗粒度得到改善，碳化物颗粒度算术平均值达到0.6（微米），接触疲劳额定寿命L₁₀＝34.86×10⁶。〔TLP推力片试验，接触应力420公斤/mm²〕。达到真空脱气钢水平，而成本远低于真空脱气钢，并且工艺简单。

表1列出加食盐工艺和其它各种精炼工艺生产的高碳铬轴承钢比常规电炉钢接触疲劳额定寿命〔L₁₀〕提高倍数。

可以看出，食盐精炼钢接触疲劳额定寿命L₁₀提高的倍数达到炉外精炼，真空脱气钢水平。

表2是精炼钢材稳定性斜率〔b〕;

可以看出，食盐精炼钢斜率b数值最大，这表明钢的质量最稳定。

食盐精炼和炉外精炼，真空脱气钢接触疲劳额定寿命L₁₀×10⁶如表3。L10值最高。