[发明专利]一种高碳钢的冶炼连铸方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶炼的工艺技术领域，特别是涉及高碳钢中夹杂物的塑性化控制工艺方法。

背景技术

高碳钢常作为制作机械设备的轴件、齿轮、轴承、弹簧等，在服役过程中经受周期性交变应力作用，疲劳破坏是导致上述工件失效的重要原因，钢中非金属夹杂物与钢基体在变形性、热膨胀性、硬度等方面与基体不同，如果夹杂物在热加工的过程中发生良好变形，其与基体能够保持良好的结合；反之，如果夹杂物不变形或变形很小，在钢基体与夹杂物界面上会形成微裂纹、空洞，在交变应力下易成为疲劳破坏源。为了提高疲劳寿命，一方面提高钢水洁净度以减少夹杂物含量，另一方面，应该将夹杂物控制为球形、小尺寸、可变形的夹杂物。

精炼过程中常用两种渣系，第一种为低碱度、低氧化铝精炼渣，常被用来生产汽车发动机进排气阀门用弹簧钢丝与优质高碳帘线钢。采用该渣系，可将钢中的夹杂物控制在CaO-SiO2-Al2O3系中的钙斜长石(CaO-Al2O3.-2SiO2)、磷石灰和假硅石灰相邻的低熔点区，如附图所示的区域A。另一种是采用碱度为5-7、Al2O3含量约为20％的渣系来生产低氧轴承钢、表面硬化钢，但是其中钢中夹杂物难以变形。

目前专利及其他专业文献所公开的技术，大多涉及轴承钢等高碳钢中氧量的控制，并未涉及钢中夹杂物的塑性化控制。如CN1005198000公开了一种转炉连铸工艺生产低氧高碳铬轴承钢的方法，只是强调了其转炉工艺生产轴承钢能够将铸坯中的全氧含量降低到9ppm左右，并未涉及钢中夹杂物变性的控制方法。如ZL0132236.5公开了一种采用“直流电炉初炼一钢包炉底部吹氢精炼-真空炉脱气-模铸”生产工艺，它可以生产出T[0]不大于7ppm的高碳铬轴承钢。它只强调了其钢的洁净度也未涉及非金属夹杂物的控制情况。

发明内容

本发明为了提高高碳钢疲劳寿命，提出一种高碳钢冶炼及连铸方法，既通过优化转炉冶炼、精炼和连铸的方法，控制精炼渣的成分使高碳钢中的非金属夹杂物尽可能的进入塑性区内，实现提高高碳钢疲劳寿命。

本发明主要靠如下手段实现。主要包括冶炼前的脱硫处理、转炉冶炼、钢包精炼、方坯连铸，其特征在于在进入转炉前对其进行喷镁法脱硫预处理，使硫含量＜0.003％；在转炉冶炼采用双渣法脱磷，出钢时[P]＜0.010％；在钢包精炼过程中造高碱度渣，渣中(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)质量分数比大于6，吸附夹杂物并改变夹杂物成份，使其成份进入塑性化区内，钢包精炼结束时控制[Als]在0.025％以上；在真空精炼过程中对钢液采用50-80pa的真空处理10-20分钟，使钢液中的[Als]控制在0.015％以上；在小方坯连铸机上进行浇铸，拉速1.6-2.0m/min，比水量设定为0.6-1.0L/kg。

所述的冶炼连铸方法，其特征在于在转炉冶炼中，在熔池温度≯1450℃时，转炉倒一遍渣的时间控制在280-320s左右，倒渣量不少于80％，碱度控制到R＝2.5，FeO不小于25％。在转炉出钢时采用钢心铝作为脱氧剂，在出钢1/10时加入，并一次性加足；出钢后期加CaO含量约为50％，Al2O3含量约为40％，SiO2不大于5％的顶渣料。在钢包精炼中，采用铝粒，碳化硅做还原剂扩散脱氧造白渣，控制精炼渣成份，使CaO＝50％-60％，SiO2＜10％，Al2O3＝25％-30％，MgO＝5％-8％。在于在真空精炼中，真空处理后采用氩气弱搅，搅拌时间控制在15-25分钟，控制钢液中[Als]＞0.015％。在连铸中，控制中间包钢水过热度不大于30℃，选用碱度为0.8-0.85的保护渣，结晶器电磁搅拌电流强度控制为350A、频率为2HZ；末端结晶器电磁搅拌电流强度控制为500A、频率为12HZ。

采用本发明的转炉冶炼、精炼和连铸的方法，较好的控制精炼渣的成分，使高碳钢中的非金属夹杂物尽可能的进入塑性区内，使高碳钢疲劳寿命显著提高。

附图说明

附图是CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物低熔点区域示意图。在图中A区域是采用低碱度、低氧化铝精炼渣所形成的非金属夹杂物成分聚集区域，B区域是本发明采用高碱度渣系控制其非金属夹杂物成分聚集区域。

具体实施方式